안녕하세요 신광현 전문가입니다. 물리학을 전공했습니다.
지구과학·천문우주
Q. 비눗방울에 무지개는 왜 생기는걸까요
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.무지개가 생기는 원리는 바로 빛 굴절때문에 생기는 현상입니다. 무지개는 비가 온 뒤, 계곡, 바닷가에 생기기 마련인데 수중기에 있는 물방울이 빛을 굴절시킵니다. 색깔마다 굴절각이 달라 우리 눈에는 여러가지 색으로 달라 보입니다. 비눗방울도 마찬가지 입니다. 비눗방울이 빛을 굴절시켜 우리 눈에 무지개가 생기게 하기 때문입니다.
지구과학·천문우주
Q. 골프공의 표면은 왜 곰보 모양으로 파여있나요?
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.골프공이 날아가는 경우 골프공은 공기를 헤쳐가면서 날아가게 됩니다. 그렇기 때문에 공기저항을 받게 됩니다. 이때 앞과 뒤에 공기압차가 생기면서 매끄러운 표면일 경우 많이 날아가지 못하게 됩니다. 반면에 울퉁불퉁하게 되어있으면 그 울퉁불퉁한 홈에서 소용돌이가 일어나면서 날아가는 골프공의 앞뒤에 공기압차가 이전 매끄러운 표면보다 작게 됩니다. 그래서 울퉁불퉁한 골프공이 더 멀리 날아가게 됩니다
기계공학
Q. 연금술은 성공했다고 봐야되나요 실패했다고봐야되나요?
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.과학의 꽃이라고 부를 수 있는 중세에는 여러 금속이 같은 원소로 이루어져 있다는 것을 알았고 그 금속들이 희소성에 따라 가치가 다르다는 것을 알았습니다. 그래서 값싼 금속인 철, 구리, 납 등을 이용해서 비싼 금속인 금, 은 등으로 만들려고 했습니다. 이 사람들을 연금술사라고 불렀고 그들이 연구라는 학문을 연금술이라고 불렀습니다. 이들은 연금술을 연구하면서 여러 기구를 만들고 그 결과 금를 만들지는 못했지만 과학에 큰 이바지를 했습니다. 그래서 결론부터 말하면 금을 만들겠다는 그 탐욕이 과학 전반에 큰 영향을 미치며 큰 발전을 이루어냈지만 결국 금을 만들지 못했습니다. 즉 백금으로 금을 만드는 그런 것은 기존의 연금술사가 말하는 연금술이라고 할 수 없습니다. 쉽게 설명하면 다이아몬드도 탄소 석탄도 탄소 똑같은 원소 기호를 가진 금속인 석탄으로 다이아몬드를 만드는 연구를 연금술사들이 했다고 보면 됩니다. 백금으로 금을 만들었다고 연금술을 성공했다고 보기 힘듭니다.
지구과학·천문우주
Q. 토성에 고리가 있는 이유는 무엇입니까?
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.토성의 고리가 있는 이유는 토성의 강력한 중력때문입니다. 토성 주변에 수많은 암석, 소행성, 우주 찌꺼기 등이 있습니다. 그것들이 우리가 보고 있는 토성의 띠입니다. 수많은 물체들이 토성의 중력에 이끌려 토성을 중심으로 돌고 있습니다. 토성으로 당기는 구심력과 바깥으로 가려는 힘이 만나 수많은 물질들이 원운동을 하고 있습니다. 하지만 토성의 중력이 강해서 점점 띠를 구성하는 물질들이 점점 토성 안 쪽으로 떨어지는 추세라고 합니다. 그래서 10억년 뒤에는 띠가 없어 질 걸이라고 봅니다.
전기·전자
Q. 과학적 법칙에 위배되는건 알지만?
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.무한동력은 허구입니다. 어떤 경우에서도 에너지변환이 생긴다면 열에너지가 생깁니다. 그 열에너지가 빠져가는 것을 막을 수 없기 때문에 언제가는 멈추게 되는 겁니다. 만약 무한동력이 되는 것을 봤다면 눈에 안 보이는 곳에서 동력 할 수 있도록 힘을 가해주는 에너지원이 있을 겁니다. 열역학 법칙과 엔트로피 법칙에 따르면 에너지는 큰 곳에서 작은 곳으로 따뜻한 곳에서 차가운 곳으로 가는 방향성을 가지고 있습니다. 놀이터 미끄럼틀 위에서 미끄럼틀 아래까지 내려 갑니다. 여기서 발생하는 에너지는 위치에너지가 운동에너지와 열에너지로 변환됩니다. 만약 놀이터 미끄럼틀 아래에서 운동에너지를 주고 열 에너지를 가한다고 땅에서 놀이터 미끄럼틀 아래에서 위로 올라갈 수 있을까요? 가능성은 0입니다. 무한동력이 되려면 에너지보전법칙이 성립해야 되고 에너지의 방향성을 바꾸어야 되는데 그것은 불가능 합니다. 무한동력이라는 것은 열역학 법칙과 엔트로피 법칙을 정면으로 부정하는 방식이라 불가능이라고 할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 건전지로 불을 붙일수 있는 원리
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.건전지는 화학에너지를 담고 있습니다. 모든 반응이 일어날 때는 항상 열을 동반합니다. 그래서 건전지 2개를 연결해서 전류가 흐르게 합니다. 그 후 전류 흐르는 경로 중 한 부분을 좁게 만들어 열을 발생시키는 원리를 이용합니다. 그러면 큰 열이 발생해서 불을 만들 수 있습니다. 흔히 전류가 잘 통하는 은박지나 껌종이를 이용해서 은박지, 껌종이의 중간 부분을 얇게 만들어 열을 발생시키는 것으로 결과를 확인 할 수 있습니다.
화학
Q. 자동차 같은데 들어가는 배터리는 겨울에 효율이 떨어진다고 하던데.
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.배터리는 원래 실온에 사용하도록 디자인을 했습니다. 그래서 실온보다 낮은 온도로 가면 화학반응이 조금씩 일어나게 되어있습니다. 그래서 온도가 높을수록 화학반응이 빨리 일어나므로 자동차의 온도가 어느정도 이상 올라가면 대리점이나 카센터에 문의를 해야되는 겁니다. 반대로 온도가 너무 낮으면 화학반응을 평상시보다 작게 하기 때문에 효율에 안좋아진다고 할 수 있습니다. 이것을 이용하면 건전지같은 것도 실온에 두면 화학반응이 일어나기 때문에 냉장고 같은 저온에 보관하는 것은 좋습니다.
전기·전자
Q. 무선 이어폰을 좋은 유선 이어폰보다 음질을 좋게 만드는 것이 가능한가요?
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.그것은 불가능하다고 할 수 있습니다. 편리성을 위해서 무선이어폰이나 헤드폰을 사용하는 것입니다. 두 좋은 음질을 듣기 위해서는 고성능 앰프를 쓰며 더 떨림에 영향을 주어야되는데 그 민감한 작업들 무선으로는 만든다면 그것에 대한 한계가 있기 때문입니다. 쉽게 말하면 아무리 무선통신이 빨라도 유선통신보다 빠를 수가 없습니다. 지금 선전하는 무선통신은 선이 없어도 이만큼 빠르다는 걸을 설명하는 것입니다. 즉 무선통신의 만큼의 성능을 유선으로 연결한다면 더 빠른 효과를 낼 수 있습니다. 아무리 기술이 좋아져도 억대 앰프에 연결된 유선 기술보다 좋을 수가 없습니다.
물리
Q. 낙하 시험에서 공기가 없으면 볼링공과 깃털이 동시에 땅에 닿는다고 하는데 이유를 알고 싶어요..
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.힘이라는 것은 질량과 가속도에 비례합니다. f=ma하지만 중력에 영향을 받는다면 힘은 질량과 중력가속도에 비례합니다. f=mg 하지만 여기의 변수는 공기저항력입니다. 공기 중에 볼링공을 떨어뜨린다면 볼링공은 깃털에 비해 공기저항을 덜 받으면서 빨리 떨어지게됩니다. 하지만 무중력인 진공이라고 하면 무게영향을 받지않고 공기저항력도 없습니다. 즉 동일한 값이 된다는 이론이므로 깃털과 볼링공은 동시에 떨어집니다.
지구과학·천문우주
Q. 달과 인공위성의 중력작용문의드립니다
안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.1. 인공위성과 달이 지구를 벗어나지 못하는 이유는 중력에 영향을 받기 때문입니다. 크게는 지구가 태양의 영향을 받는 것처럼 달도 지구의 영향을 받아 지구 쪽으로 당기려는 힘을 구심력 바깥쪽으로 나가려는 힘 원심력을 균형을 맞춰 원운동을 하면서 지구를 중심으로 돌고 있습니다. 인공위성도 마찬가지입니다.2. 달이나 인공위성의 위치가 어디있는가는 바로 중력과 지구를 벗어나려는 힘이 균형을 맞추는 곳에 존재합니다. 그래서 만약 인공위성이 지금 지구를 돌고 있는데 지구의 중력이 미치는 영역의 바깥으로 나가려고 인공위성 엔진에 추진력을 준다면 그 힘이 깨져 벗어날 겁니다. 반대로 지구 중력을 버티는 힘이 없다면 인공위성 중력에 따라 천천히 지구를 향해 타원운동을 하면서 지구로 떨어질겁니다. 지구와 인공위성 지구와 달의 거리는 중력과 벗어나려는 힘의 균형이라고 보면 됩니다.