안녕하세요. 홍기윤 전문가입니다.
Q. 비행기가 뜨는 이유를 설명한 베르누이 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.유체역학의 기본법칙 중 하나이며, 1738년 D.베르누이가 발표하였다. 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계를 규정하였다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하다는 법칙에서 유도한다. 예를 들어, 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽에 연결된 물기둥은 높이가 높아진다. 같은 높이에서 유체가 흐르는 경우 유체의 속력은 좁은 통로를 흐를 때 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 감소한다. 베르누이의 정리에 따르면 유체의 속력이 증가하면 유체 내부의 압력이 낮아지고, 반대로 속력이 감소하면 내부 압력이 높아진다. 압력이 높아지면 유리관 속의 물기둥을 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고, 압력이 낮아지면 유리관 속의 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아진다.이 정리는 결국 완전유체에 대한 역학적에너지 보존 법칙으로 생각할 수 있다. 그러나 점성을 무시할 수 있는 완전유체가 규칙적으로 흐르는 경우에만 적용할 수 있고, 실제 유체에 대해서는 적당히 변형된다. 일반적으로 차압식유량계(差壓式流量計)라고 하는 유량측정장치는 이 원리를 이용한 것이다.출처:두산백과
Q. 강과 호수와 다르게 바다에는 왜 염분 성분을 포함하고 있나요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.바다에 소금이 있는 가장 큰 이유는 해수의 염분 농도입니다. 바다는 지구상의 모든 강과 하천, 빗물 등이 모여 만들어진 거대한 물 웅덩이입니다. 이 물 웅덩이에는 수많은 미량의 염분이 포함되어 있습니다. 이 염분은 지구의 지각 운동, 화산 폭발, 지하 수막의 활동 등으로부터 나오는 미량의 물질들이 바다로 흘러들어가면서 형성됩니다.
Q. 물레방아는 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금해요.
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.물레방아는 큰 바퀴를 물의 힘으로 돌려 곡식을 찧는 방아로, 큰 나무바퀴를 가로지르는 굴대에 넓적한 나무가 달려 있고, 이것이 공이를 끼운 방아채를 누르도록 설치되어 있다.위에서 물이 떨어지는 힘으로 나무바퀴가 돌아가면 눌림대가 방아채의 끝을 눌러 방아채가 올라갔다 내려오는데, 이때 방아채 끝에 달린 공이가 땅에 묻혀 있는 속이 우묵한 통인 방아확 속에 있는 곡식을 찧는다.출처:위키백과
Q. 폰조착시현상이란 무엇인가요.?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.폰조착시(폰조錯視, Ponzo illusion)이란 사다리꼴 모양에 같은 길이의 선을 수평으로 놓으면 위쪽에 있는 선이 더 길게 보이게 되는 착시 현상을 말한다. 폰조착시(Ponzo illusion)는 1911년 이탈리아 심리학자 마리오 폰조(Mario Ponzo)에 의해 처음 시연된 기하학적 광학 착시(optical illusion)이다. 그는 인간의 마음이 배경에 따라 물체의 크기를 판단한다고 제안했다. 그는 철도 선로와 유사한 한 쌍의 수렴 선에 두 개의 동일한 선을 그려 이를 보여주었다. 선형 원근법에 따라 수렴하는 면을 멀리 떨어진 평행선으로 해석하기 때문에 위쪽 선이 더 길어 보인다는 사실을 보여주었다. 이러한 맥락에서 일반적으로 위쪽 선이 더 멀리있는 것처럼 해석하므로 더 긴 것으로 간주한다. 동일한 크기의 망막 이미지를 생성하려면 더 먼 객체가 더 가까운 객체보다 길어져야한다.출처:위키백과
Q. 지구과학 용어 중에 복사역전이 무엇인가요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.복사역전은 야간의 복사냉각 등 복사의 순손실로 인해 지표면이 냉각되고 이로 인하여 지표면 위에 상대적으로 기온이 낮은 층이 형성되어 발생하는 기온역전 현상을 의미한다. 이 경우 지표층 내에서 기온이 고도에 따라 상승한다. 일반적으로 맑고 바람이 약한 날 야간부터 다음날 새벽까지 잘 나타난다. 이 경우 역전층의 높이는 10∼300m로서 지표면과 이 층의 꼭대기까지의 기온 차는 10℃ 정도로 나타난다. 이 용어는 가끔은 지면의 상대적 냉각으로 형성된 대기층의 정역학적 안정상태에서 고도에 따라 온위가 증가하는 대기층을 포함시켜 포괄적으로 정의하기도 한다. 즉 복사냉각된 지면이 원인이 되어 형성된 정역학적으로 안정한 모든 대기층들을 포함하는 의미이다. 복사냉각은 야간의 안정경계층들을 형성하는 역할뿐만 아니라 습도가 충분히 높을 경우, 복사역전은 이슬, 서리 및 안개 형성의 원인이 된다. 지표면 상공의 일정 고도에서 잠재온도의 극소값을 결정하는 냉각이 일어나면 차가운 공기가 역전층에서 하강하는 원인이 될 수 있어 역전을 무너뜨리는 교란이 생길 수 있기 때문에, 상승복사역전이 형성되는 것은 드문 일이다. 대륙 내부에서 야간의 복사냉각이 계속 축적되어 강한 역전층이 발달하는 경우가 있다. 특히 알래스카와 같은 고위도 지방에서는 겨울 동안에 일사에 의한 지표에 가열이 없기 때문에, 냉각된 공기가 축적되기 쉬워 높이 100∼2,000m의 온도차 20℃ 내외의 대표적인 역전층이 관측되는 경우가 있다.출처:기상학백과