Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 엘리베이터가 처음엔 전기의 힘만으로 움직이나요?
안녕하세요. 엘리베이터는 전기의 힘을 사용하여 움직이지만, 이동을 효율적으로 만들기 위한 여러 기계적 장치들이 복합적으로 사용됩니다. 엘리베이터가 처음 움직일 때, 전기 모터가 필요한 동력을 제공합니다. 이 전기 모터는 엘리베이터의 리프트 시스템을 구동시키는 주요 요소로, 모터는 케이블을 통해 엘리베이터 캐빈을 들어 올리거나 내립니다. 모터가 작동하여 케이블을 감거나 풀면서 엘리베이터가 상승하거나 하강합니다. 추가로, 엘리베이터의 효율성을 높이기 위해 도르레와 유사한 장치들이 사용됩니다. 특히, 엘리베이터는 균형추(counterweight) 시스템을 사용하여 에너지 효율을 개선합니다. 균형추는 엘리베이터 캐빈의 무게와 비슷하게 조정되어 있어, 엘리베이터가 상승할 때는 균형추가 하강하고, 엘리베이터가 하강할 때는 균형추가 상승합니다. 이로 인해 모터가 덜 힘들게 엘리베이터를 들어 올릴 수 있으며, 전력 소비도 줄일 수 있습니다. 또한, 일부 고급 엘리베이터 시스템에서는 회생 제동 시스템(regenerative braking system)을 사용하여 에너지를 더욱 효율적으로 사용합니다. 이 시스템은 엘리베이터가 하강하면서 생기는 에너지를 전기 에너지로 변환하여 다시 저장하는 원리를 사용합니다.
Q. 신기한 것을 발견했습니다 좀 알려주실 분?
안녕하세요. 보도블럭 위에 있는 눈은 녹았지만, 보도블럭 사이에 있는 눈은 그대로 쌓여 있는 현상은 먼저, 열전도율의 차이로 설명할 수 있습니다. 보도블럭(대부분 콘크리트 or 돌)은 열전도율이 비교적 높아, 눈이 내린 후 지면이나 주변보다 빠르게 열을 전달받아 눈이 녹을 수 있습니다. 반면, 보도블럭 사이의 틈은 공기가 많이 포함되어 있어 열전도율이 낮습니다. 이로 인해 틈새에 쌓인 눈은 주변의 열을 덜 받아 더 천천히 녹습니다. 보도블럭 사이의 틈은 상대적으로 좁고 깊은 공간을 형성하기 때문에, 눈과 직접 접촉하는 표면적이 적습니다. 이는 열이 눈에 전달되는 속도를 늦추어 눈이 녹는 것을 지연시킬 수 있습니다.
Q. 물리학에서 중요한 기본 원리를 이해하기 위한 학습 팁은 무엇이 있을까요???
안녕하세요. 물리학의 기본 원리를 체계적으로 이해하기 위해서는 나름의 팁이 각자 존재할 것입니다. 이 세상에 있는 어떤 학문이나 업무는 누군가의 방식을 답습하고 모방 하다보면 본인만의 방향성이 생긴다고 저는 개인적으로 생각하는 편입니다. 대표적으로 참고할 만한 학습 방법은 Universitiy Physics (Young and Freedman)과 같은 책을 추천드리고 싶습니다. 물리학의 다양한 분야를 체계적으로 다루며 학생들이 기본 개념을 효과적으로 이해할 수 있도록 설계된 책입니다. 제 개인적인 사견을 덧붙여 보자면, 물리학은 개념에 대한 깊은 이해를 하는 것이 가장 선행되어야 합니다. 물리학에서는 공식이나 계산법도 중요하지만, 그것들이 설명하는 현상의 본질을 이해하는 것이 중요합니다. 뉴턴의 운동 법칙을 예로 들어보겠습니다. 이 법칙은 단순히 암기하는 것이 아니라, 왜 그러한 법칙이 필요한지, 그 법칙들이 어떻게 우리 주변의 세계와 연관되는지를 이해하는 것이 중요합니다. 또, 실제 문제를 해결하면서 학습하는 것이 중요합니다. 물리 문제를 풀면서 실제로 공식을 적용해 보는 것은 이론적 지식을 실제 상황에 어떻게 적용하는지를 배우는데 도움이 됩니다. 문제 해결 과정에서 만나는 어려움을 해결하는 과정을 통해 더 깊은 이해를 얻을 수 있습니다. 단순 설명으로 이해하는 것에 한계가 있다면, 다양한 시각적 자료를 활용하여 복잡한 개념을 쉽게 파악하는 것 또한 도움이 됩니다. 물리학은 자연 현상을 모델링하기 위해 다양한 그래프와 도표를 사용하므로, 이러한 시각적 도구와 먼저 설명했던 본질적 이해를 통해 내면화 하는 것이 좋습니다. 굴절과 반사의 법칙을 이해한다고 했을때, 빛의 경로를 시각적으로 나타내는 실험을 통해 직관적으로 이해할 수 있습니다.
Q. 진공 상태에서 깃털과 자동차가 떨어졌을 때 같은 속도로 떨어지나요
안녕하세요. 공기가 없는 진공 상태에서는 모든 물체가 무게나 크기에 관계없이 같은 가속도로 자유 낙하합니다. 이 현상은 물리학의 기본 원칙 중 하나로, 아이작 뉴턴의 만유인력 법칙과 그의 운동 법칙에 의해 설명됩니다. 진공 속에서 깃털과 자동차가 동시에 떨어질 경우, 어떠한 공기 저항도 없기 때문에 두 물체 모두 지구의 중력 가속도(9.81 m/s²)를 받아 동일한 속도로 가속됩니다. 이러한 현상은 갈릴레오 갈릴레이에 의해 처음으로 실험적으로 관찰되었으며, 후에 뉴턴이 수학적으로 정립하였습니다. 공기 중에서 깃털이 천천히 떨어지는 이유는 깃털이 가진 큰 표면적 때문에 상대적으로 큰 공기 저항을 받기 때문입니다. 반면, 진공에서는 이러한 공기 ㅈ항이 존재하지 않아 깃털과 자동차는 무게와 크기에 관계없이 같은 속도로 떨어지게 됩니다.
Q. 핵폭발 vs 비핵폭발. 어느쪽 범위가 더 넓은가요?
안녕하세요. 핵폭발과 비핵폭발(화학폭발)의 범위를 비교할때, 핵폭발이 훨씬 더 넓은 범위에 영향을 미치는 것은 명확합니다. 이 차이는 핵폭발이 방출하는 에너지의 양과 그 에너지가 환경에 미치는 영향의 규모에서 비롯됩니다. 핵폭발은 핵분열 또는 핵융합 반응을 통해 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 예컨데, 히로시마에 투하된 원자폭탄은 약 15킬로톤(TNT)의 폭발력을 가졌으며, 이는 TNT 15,000 톤이 동시에 폭발하는 것과 동등한 에너지를 방출했습니다. 핵폭발은 엄청난 열, 충격파, 방사능을 발생시키며, 이는 수 킬로미터에 달하는 넓은 범위에 걸쳐 심각한 파괴를 일으킵니다. 비핵폭발은 화학적 반응을 통해 에너지를 방출하며, 일반적으로 화약, TNT, C4 등의 폭발물이 사용됩니다. 이러한 폭발은 핵폭발에 비해 상대적으로 제한된 에너지를 방출합니다. 예컨데, 화학 폭발물이 수백 킬로그램 또는 몇 톤 단위로 사용되더라도, 그로 인한 파괴 범위는 핵폭발에 비해 훨씬 좁습니다. 동일한 TNT 등가의 핵폭발과 비핵폭발을 비교한다면, 핵폭발의 파괴 범위는 훨씬 광범위합니다. 핵폭발의 경우, 폭발력 외에도 발생하는 강력한 열과 방사능 오염은 환경에 장기적인 영향을 미칩니다. 반면, 비핵폭발의 영향은 주로 폭발 지점과 가까운 범위에 한정되며, 폭발 후 잔해와 충격파의 영향은 비교적 빨리 감소합니다.