Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 차 안에서 공을 던지면 그 자리로 떨어지는것은 물리여서 알지만 모기는 어떻게 된건가요?
안녕하세요. 차 안에서 공을 던지면, 공은 차와 함께 움직이고 있던 속도를 유지합니다. 차가 일정한 속도로 움직이고 있을 때 공을 던지면, 공은 차의 움직임에 의해 이미 차의 속도를 가지고 있기 때문에, 차와 함께 동일한 속도로 이동합니다. 따라서 관찰자가 차 안에 있을 때, 공은 마치 수직으로만 움직이는 것처럼 보이고, 던진 위치 근처로 떨어지게 됩니다. 이는 공이 차량의 속도를 유지하고, 중력만이 공에 작용하기 때문입니다. 모기 역시 차량이 움직이기 시작할 때부터 차 안의 공기와 함께 같은 속도로 움직이고 있습니다. 차안에서 모기가 날 때, 모기도 차의 수평 속도를 가지고 있기 때문에, 차가 등속으로 직진하고 있다면 모기는 차 안에서 상대적으로 자유롭게 날아다닐 수 있습니다. 모기가 움직임을 시작하면, 이미 가지고 있던 차의 속도와 모기 자체의 속도가 합쳐져서 모기는 차 안에서 자유롭게 움직일 수 있습니다. 결국, 차 안에서 공과 모기 모두 차의 속도를 유지하면서 추가적인 움직임을 합한 결과로 움직이게 됩니다. 이는 차량 내부에서도 외부에 대한 차량의 속도와 관계없이 내부의 물체들이 상대적인 움직임을 유지한다는 것을 보여줍니다.
Q. 수학과 과학 용어에서 와'와 '과'를 어떻게 구분하나 요?
안녕하세요. 한국어에서 '와'와 '과'는 명사와 명사를 연결할 때 사용되며, 이들의 사용 구분은 전적으로 앞 단어의 마지막 음절이 받침이 있는지 없는지에 따라 결정됩니다. 보통 '와'는 앞 단어의 마지막 음절에 받침이 없을 때 사용하고, '과'는 받침이 있을 때 사용합니다. 이 규칙은 수학과 과학 용어에서도 마찬가지로 적용됩니다. 질문에 포함된 예시로 설명을 이어보자면, nPr과 nCr의 경우 'nPr'의 'r'와 'nCr'의 'r'는 영어 발음 기준으로 받침이 없다고 생각할 수 있지만, 한국어 발음에서는 '알'로 발음되고, '알'은 'ㄹ' 받침이 있는 단어입니다. 따라서 '과'를 사용하는 것이 적절합니다. H⁺는 한국어로 "에이치 플러스"라고 하며, 플러스의 마지막 음절에는 받침이 없습니다. 따라서 '와'를 사용합니다. OH⁻'는 "오에이치 마이너스"로, '마이너스'의 마지막 음절 역시 받침이 없으므로 '와'가 적절합니다.
Q. 방 창문 열어 환기할때 산소의 흐름에 대해
안녕하세요. 환기 과정에서 방 안과 바깥의 공기 교환은 대류, 압력 차, 확산의 세 가지 주요 물리적 과정에 의해서 조절됩니다. 먼저, 대류는 온도 차이에 따라 공기가 움직이는 현상으로, 겨울에 창문을 열면 실내의 따뜻한 공기가 상승하고 차가운 외부 공기가 내려와 이 두 공기가 교환됩니다. 이 과정에서 실내의 공기가 외부로 밀려나고, 외부 공기가 내부로 들어오게 되는데, 이는 공기의 밀도 차이에 기인합니다. 또한, 공기의 압력 차이도 중요한 역할을 합니다. 공기는 보통 높은 압력에서 낮은 압력으로 이동하려는 경향이 있으며, 이러한 압력의 불균형이 공기 흐름을 유발합니다. 방 안의 공기가 외부와 약간의 압력 차이를 가지고 있다면, 자연스럽게 공기는 이동하여 압력 차이를 줄이려고 할 것입니다. 끝으로, 확산은 각기 다른 가스들이 서로 섞이려는 자연스러운 경향을 나타냅니다. 방 안의 산소, 이산화탄소 등의 가스는 지속적으로 외부의 공기와 섞이며, 이는 궁극적으로 공간 내에서 균일한 가스 농도를 이루려는 과정입니다. 따라서, 한쪽 창문만 열었을 경우에도 공기 중의 가스들은 점차적으로 내외부를 막론하고 확산되어 균등하게 분포하게 됩니다.
Q. 태양 입자는 움직이는 방향이 어떻게 되는지 궁금해요?
안녕하세요. 태양에서 나오는 입자, 특히 빛을 설명할 때, 이를 '광자'라고 부릅니다. 광자는 빛의 입자적 성질을 나타내며, 파동성과 입자성을 동시에 가지는 양자역학적 개념인 '파동-입자 이중성'의 일례입니다. 이 이론은 빛이 어떤 상황에서는 파동처럼 행동하고, 다른 상황에서는 입자처럼 행동할 수 있다고 설명합니다. 빛의 이중성은 여러 실험을 통해 증명되었습니다. 그 중 대표적인 실험은 토머스 영의 '이중 슬릿 실험'과 아인슈타인의 '광전 효과' 연구입니다. 1801년 토머스 영은 빛을 두 개의 가까운 슬릿을 통과시켜 실험했습니다. 빛이 두 슬릿을 통과한 후 스크린에 만들어진 간섭 무늬는 빛이 파동으로서 서로 간섭할 수 있음을 보여줍니다. 이를 이중 슬릿 실험이라 합니다. 또, 1905년, 아인슈타인은 빛(광자)이 금속에 부딪혔을 때 전자가 방출되는 현상을 설명하기 위해 광자 개념을 도입했습니다. 이 현상은 빛의 에너지가 특정 주파수 이상일 때만 전자가 방출된다는 것을 보여주며, 이는 빛의 입자적 성질을 나타냅니다. 태양에서 방출된 광자는 직선 경로로 우주 공간을 통해 이동합니다. 이 광자들은 빛의 속도인 초당 약 299,792킬로미터로 움직이며, 지구에 도달하는 데 약 8분 20초가 걸립니다. 광자 자체는 질량이 없지만, 에너지와 운동량을 가지고 있어 물질과 상호작용할 때 물리적인 힘을 전달할 수 있습니다. 예를 들어, 태양광 패널은 태양의 광자가 패널의 전자와 상호작용하여 전기를 생성하는 원리를 이용합니다.
Q. 열의 이동(대류)에 대해 궁금한 점이 있어요.
안녕하세요. 대류 현상은 열역학과 유체역학의 주요 원리로 설명됩니다. 이 현상에서는 기체나 액체 내에서 물질이 열을 수송하면서 온도의 불균형을 해소하려는 자연스러운 경향을 보입니다. 대류는 주로 열이나 물질이 물리적으로 움직이는 과정을 통해 이루어지며, 이 과정에서 온도가 높은 부분의 물질이 상승하고, 상대적으로 차가운 물질이 하강하는 순환류를 형성합니다. 이러한 열의 순환은 온도 차이가 존재하는 한 지속되며, 온도가 균일해지면 자연스럽게 멈춥니다. 이 과정에서 열의 수송은 물질의 밀도 차이에 의해 주도되는데, 이는 물질이 가열됨에 따라 팽창하고 밀도가 감소하기 때문입니다. 밀도가 감소한 물질은 중력의 영향을 덜 받아 상승하고, 냉각되어 밀도가 증가한 물질은 하강합니다. 이러한 메커니즘은 대류류(convection currents)라고 불리며, 대기나 해양과 같은 큰 규모의 유체 시스템에서 광범위하게 관찰됩니다. 대류의 지속 여부는 주변 환경의 조건에 크게 의존합니다. 외부에서 열이 계속 공급되거나, 물리적 구조가 열적 불균형을 지속적으로 유도하는 경우 대류는 계속될 수 있습니다. 반면, 열원이 제거되고 물질 간 온도가 균등하게 분포되면 대류는 자연스럽게 멈출 수 있습니다.