Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 홀드 효과는 어떤걸 말하는지 알려주세요.
안녕하세요. 홀드 효과(Hold Effect)는 기계 공학과 물리학에서 자주 언급되는 현상으로, 특히 도르래 시스템이나 케이블을 사용하는 장치에서 나타납니다. 이 현상은 긴 줄이나 케이블이 급격히 떨어질 때 그 끝이 잠시 고정된 것처럼 보이는 현상을 말합니다. 즉, 줄이나 케이블이 매달려 있는 물체가 갑자기 떨어질 때, 줄의 긴장이 일시적으로 사라지면서 물체가 잠시 "홀드"되는 것처럼 보이는 것입니다. 홀드 효과는 주로 줄이 급격히 이동할 때 내부의 장력 변화와 관련이 깊습니다. 줄이 느슨해지면서 장력이 감소하다가, 줄이 다시 팽팽해지면서 장력이 회복됩니다. 이 과정에서 줄의 일부분이 일시적으로 움직임이 멈추는 것처럼 보이는 현상이 발생합니다. 이는 도르래 시스템에서 특히 자주 관찰될 수 있으며, 물리적으로는 줄의 탄성과 질량 분포, 시스템의 동적 반응 특성이 복합적으로 작용한 결과입니다.
Q. 스칼라와 벡터는 어떻게 다른건가요?
안녕하세요. 스칼라(Scalar)는 크기만을 가지며 방향성이 없는 물리량입니다. 스칼라의 예로는 온도, 질량, 거리, 속도의 크기, 에너지, 부피 등이 있습니다. 예를 들어, 온도를 "20도 Celsius"라고 말할 때, 이는 순수하게 크기만을 나타내며 어떤 방향도 포함하지 않습니다. 스칼라는 단순히 숫자와 단위로 표현됩니다. 벡터(Vector)는 크기와 방향을 모두 가지는 물리량입니다. 벡터의 예로는 속도, 가속도, 힘, 변위 등이 있습니다. 벡터를 표현할 때는 크기와 함께 방향을 나타내는 화살표로 그려집니다. 예를 들어, 어떤 물체가 북쪽 방향으로 시속 50km의 속도로 움직인다고 할 때, 이는 벡터로 표현됩니다. 이 경우, "시속 50km"가 크기를, "북쪽"이 방향을 나타냅니다. 스칼라와 벡터는 그들의 성질에 따라 연산 방식도 다릅니다. 스칼라 값들은 일반적인 수학적 연산(덧셈, 뺄셈, 곱셈)을 적용할 수 있습니다. 반면, 벡터의 연산은 더 복잡한데, 벡터끼리 더하거나 빼는 것은 기하학적으로 이루어지며, 벡터의 방향과 크기가 모두 고려됩니다. 벡터의 곱셈은 내적(dot product)과 외적(cross product) 등으로 나뉘어져, 각각 다른 방식으로 계산되고 결과를 나타냅니다.
Q. 코안다 효과란 정확히 뭔지 궁금합니다.
안녕하세요. 코안다 효과(Coandă effect)는 유체-액체나 기체-가 근접한 표면을 따라 흐르려는 경향을 나타내는 현상입니다. 이 효과는 1930년대에 루마니아의 발명가이자 공학자인 헨리 코안다(Henri Coandă)가 발견하였습니다. 코안다는 고속의 유체가 특정 표면에 닿았을 때, 그 표면을 따라 흐르는 경향을 관찰하고 이 현상을 자세히 연구했습니다. 코안다 효과의 원리는 유체의 점성(Viscosity)과 압력(Fluid dynamics)의 기본 원리에 기반을 두고 있습니다. 유체가 어떤 표면에 매우 가까이 지나갈 때, 유체와 표면 사이의 마찰(Viscous force)로 인해 유체는 표면을 따라 흐르려는 경향이 생깁니다. 이 과정에서 유체는 표면과 함께 곡선을 그리며 흐르게 되고, 이때 유체가 곡선을 따라 흐를수록 표면에 가까운 부분의 압력이 감소합니다(베르누이 원리: Bernoulli`s principle).
Q. 중력과 만유인력은 끌어당기는 힘으로 알고 있는데 정확히 무엇인지 구분이 잘 안가는데 차이는 뭘까요?
안녕하세요. 중력과 만유인력은 일반적으로 비슷한 개념으로 사용되지만, 그 기원과 과학적 맥락에는 차이가 있습니다. 이 두 용어는 모두 물체가 서로를 끌어당기는 힘을 설명하기 위해 사용되지만, 그 이론적 배경과 역사적 맥락에 따라 구분될 수 있습니다. 만유인력은 주로 아이작 뉴턴이 1687년에 발표한 "프린키피아"에서 정립한 물리학의 개념입니다. 뉴턴의 만유인력 법칙에 따르면, 우주의 모든 물체는 서로를 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 끌어당긴다고 설명합니다. 이 힘은 두 물체 간의 직접적인 상호작용으로, 뉴턴의 법칙을 사용하여 정량화할 수 있습니다. 중력은 만유인력의 개념을 포함하며, 보다 넓은 의미에서 사용됩니다. 현대 물리학에서는 중력을 물체가 서로를 끌어당기는 힘으로 정의하며, 이는 뉴턴의 만유인력 법칙과 일반 상대성 이론 모두에 적용됩니다. 중력은 뉴턴의 이론에서는 질량과 거리에 의해 계산되는 힘으로 표현되지만, 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서는 시공간의 곡률로 인해 발생하는 자연 현상으로 설명됩니다. 일반 상대성 이론에서 중력은 물체들이 시공간을 왜곡시키고, 이 왜곡된 시공간을 따라 물체들이 움직이게 되는 과정을 통해 발생합니다. 만유인력과 중력의 주된 차이점은 그 이론적 맥락에 있습니다. 만유인력은 구체적으로 뉴턴의 법칙에 의해 정의된 힘의 개념으로, 물체 간의 직접적인 상호작용을 설명합니다. 반면, 중력은 물체가 시공간을 왜곡시키는 방식으로도 설명될 수 있는 보다 일반적인 개념입니다. 이는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 확장된 중력의 이해를 포함하며, 만유인력보다 더 넓은 범위의 현상을 설명하는 데 사용됩니다.
Q. 아인슈타인의 주사위 놀이 관련된 발언의 의미가 뭔가요?
안녕하세요. 알베르트 아인슈타인은 "신은 주사위 놀이를 하지 않는다(God does not play dice)"라는 발언은 양자역학이 제시하는 본질적인 불확정성에 대한 그의 반대 의견을 강렬하게 표현합니다. 이 발언은 1926년 막스 보른(Max Born)에게 보낸 편지에서 처음 사용되었으며, 양자역학이 당시 제시한 확률론적 접근 방식, 특히 파동 함수와 그 붕괴에 대한 해석을 지적하는 데 사용되었습니다. 아인슈타인은 양자역학의 기본 원리들이 자연의 근본적인 법칙을 완전히 설명하지 못한다고 믿었습니다. 그의 관점에서 보면, 물리적 현상은 결정론적이어야 하며 모든 결과는 명확한 원인에 의해 예측 가능해야 합니다. 그러나 양자역학은 입자의 상태를 확률적으로만 기술하며, 이는 실제 입자의 위치나 운동 상태를 정확하게 예측할 수 없다는 것을 의미합니다. 아인슈타인은 이러한 양자역학의 관점이 "완전한" 이론을 제시하지 못한다고 생각했으며, 이는 양자역학이 기술하는 현상이 본질적으로 불완전하다는 그의 신념을 반영합니다. 아인슈타인은 보른, 포돌스키, 로젠과 함께 EPR 패러독스를 제안하여 양자역학의 비결정성에 도전했습니다. EPR 패러독스는 양자얽힘을 이용하여 양자역학의 비결정론적 해석이 불완전하다는 것을 입증하려 했습니다. 아인슈타인은 양자역학적 설명 아래에서 물리적 현상이 근본적으로 불확정적이라는 것을 수용할 수 없었으며, 숨겨진 변수 이론을 통해 양자역학의 불확정성을 극복하려고 했습니다.