Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 뉴턴이라는 사람이 말하는 운동법칙이라는게
안녕하세요. 뉴턴의 운동 법칙들은 물리학의 기본적인 원리들입니다. 물체의 운동과 그 운동에 영향을 미치는 힘들 사이의 관계를 설명합니다. 이 법칙들은 아이작 뉴턴(Isaac Newton)에 의해 제안되었으며, 일상적인 현상뿐만 아니라 천체의 운동과 같은 복잡한 현상을 이해하는데 필수적인 이론적 기반을 제공합니다. 첫 번째 법칙인 관성의 법칙(Law of Inertia)은 물체가 외부 힘의 영향을 받지 않는 한, 그 상태(정지 혹은 등속 직선 운동)를 유지하려는 성질을 설명합니다. 이는 우리가 물체를 밀지 않으면 움직이지 않고, 멈추려고 하지 않는 한 계속 움직인다는 생활 속 경험과 일치합니다. 두 번째 법칙은 힘과 가속도의 관계(F=ma, Force equals mass times acceleration)를 규정합니다. 이 법칙은 물체의 질량과 그것에 가해진 힘의 크기가 어떻게 물체의 가속도에 영향을 미치는지 정량적으로 설명하며, 물리학에서 가장 중요한 수식 중 하나로 꼽힙니다. 힘이 크면 클수록 또는 질량이 작으면 작을수록 물체는더 크게 가속됩니다. 세 번째 법칙은 작용-반작용의 법칙(Action-Reaction Law)으로, 한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면, 그 물체도 처음 물체에게 같은 크기이며 반대 방향의 힘을 가한다는 것을 명시합니다. 이 법칙은 로켓의 추진력과 같이 일상적이지 않은 다양한 현상을 이해하는 데에도 사용됩니다.
Q. 질량과 무게에대해서 어떻게 틀린지 궁금합니다
안녕하세요. 질량(mass)과 무게(weight)는 비슷하게 사용되지만, 물리적으로는 근본적으로 다른 개념입니다. 이 둘의 차이를 이해하려면 물체가 가지고 있는 고유한 성질과 중력의 작용을 구분하는 것이 중요합니다. 질량은 물체가 가지고 있는 고유한 물질의 양을 나타내며, 단위는 킬로그램(kg)으로 측정됩니다. 질량은 물체의 위치나 외부 힘과 상관없이 변하지 않는 값으로, 우주 어디에서나 일정합니다. 이는 물체의 관성(inertia)과도 관련이 있어, 힘이 가해졌을 때 가속에 저항하는 정도를 나타내는 특성이기도 합니다. 예를 들어, 지구에서 10kg의 질량을 가진 물체는 달이나 우주에서도 동일하게 10 kg의 질량을 가지며 변하지 않습니다. 반면, 무게는 물체에 작용하는 중력의 힘을 의미하며, 질량에 중력 가속도(g)를 곱하여 계산됩니다. 무게는 중력의 영향을 받기 때문에 위치에 따라 변할 수 있으며, 단위는 뉴턴(N)으로 측정됩니다. 수식으로는 다음과 같이 표현됩니다 : W = m ⋅ g 여기서 W는 무게, m은 질량, g는 중력 가속도입니다. 지구에서는 g ≈ 9.8 m/s²이므로, 10kg의 질량을 가진 물체는 지구에서 약 98 N의 무게를 가지게 됩니다. 그러나 달의 중력은 지구의 약 1/6이기 때문에, 같은 물체의 무게는 달에서 약 16 N이 됩니다.
Q. 주기율표에서 옥타브설이 있던데, 옥타브설은 누가 만들었으며 그 내용은 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 옥타브설(Octave law)은 영국의 화학자 존 뉴랜즈(John Newlands)가 1865년에 제안한 초기 주기율의 개념 중 하나입니다. 뉴랜즈는 원소들이 주기적으로 유사한 성질을 나타낸다는 점에 주목하여, 음악의 옥타브와 같은 원리를 주기율에 적용했습니다. 그는 원소들을 원자량의 순서로 배열했을 때, 8번째마다 성질이 유사한 원소들이 반복되는 경향이 있다는 것을 발견했습니다. 이를 바탕으로, 이 규칙을 '옥타브'에 비유하여 옥타브설이라 명명했습니다. 옥타브설의 핵심 내용은 원자량이 증가함에 따라 배열된 원소들이 8번째마다 비슷한 화학적 성질을 보인다 는 것이 었습니다. 예를 들어, 리튬(Li)과 나트륨(Na), 칼륨(K)과 같은 원소들은 원자량이 증가함에 따라 8번째에 비슷한 성질을 나타내는 것으로 보였습니다. 이는 마치 음악에서 옥타브 음계가 8번째 음에서 같은 음색을 반복하는 것과 유사하다고 보았습니다. 그러나 옥타브설은 모든 원소에 적용되는 것은 아니었으며, 당시의 주기율을 설명하기에 충분하지 않았습니다. 특히 원자량이 커지는 경우 이 규칙이 깨지는 문제가 있었고, 뉴랜즈의 옥타브설은 과학계에서 큰 인정을 받지 못했습니다. 이후 멘델레예프(Dmitri Mendeleev)가 보다 정교한 원자량을 바탕으로 한 주기율표를 제안하면서, 주기율에 대한 이해는 획기적으로 발전했습니다.
Q. 서부영화를 보면 사막이나 황무지에 바람 불면 동그란 식물 또는 덤블이 굴러 다니는 것이 보이잖아요. 이것은 어떤 식물인가요? 그리고 어떻게 번식하나요?
안녕하세요. 서부 영화에서 자주 보이는 바람에 굴러다니는 동그란 형태의 식물은 텀블위드(tumbleweed)라 불리며, 이는 여러 종류의 사막 식물들이 이러한 형태로 번식하는 독특한 방식을 가집니다. 텀블위드라는 용어는 특정 식물 종을 지칭하는 것이 아니라, 바람에 의해 뿌리에서 분리되어 종자를 흩뿌리며 이동하는 방식을 말합니다. 북미 지역에서 흔히 볼 수 있는 텀블위드 중 하나는 러시안 시슬(Salsola tragus)로, 이 식물은 거친 사막 환경에 잘 적응한 식물 중 하나입니다. 텀블위드는 주로 일년생 식물로, 성장 후 성숙하면 줄기와 뿌리가 건조하여 쉽게 부서지며, 완전히 말라 둥근 형태로 변합니다. 바람이 불면 식물체가 뿌리에서 분리되어 구르기 시작하며, 이 과정에서 종자가 땅에 떨어져 퍼지게 됩니다. 이렇게 종자가 넓은 지역에 흩뿌려지면서 새로운 서식지를 찾아 발아하게 되고, 이는 텀블위드 식물들이 척박한 환경에서도 넓게 퍼져 생존할 수 있는 중요한 번식 전략이 됩니다.
Q. 식물과 동물의 구분에 있어서 버슷이 식물이 아니고 동물이라고 하던데 진짜인가요? 버슷이 균류라고 해서 동물의 범주에 속한다고..
안녕하세요. 버섯은 식물이나 동물에 속하지 않으며, 균류(Fungi)라는 별도의 생물군에 속합니다. 식물과 동물의 구분이 주로 광합성 여부와 운동성에 기반을 두고 이루어지는 것과 달리, 균류는 이러한 기준으로 분류되지 않으며 독자적인 특성을 가집니다. 균류는 영양을 얻기 위해 외부에서 유기물을 흡수하는 방식의 분해자(decomposer) 역할을 하며, 광합성을 하지 않았습니다. 이 때문에 한때 식물로 분류되기도 했지만, 실제로는 생리적, 유전적으로 매우 다르며 동물과도 구분되는 독자적인 분류군으로 여겨집니다. 균류는 세포벽에 키틴(chitin)을 포함하고 있는데, 이는 식물의 세포벽을 구성하는 셀룰로오스(cellulose)와 다른 물질입니다. 흥미롭게도, 동물의 외골격을 구성하는 물질이 키틴이라는 점에서 식물보다는 동물과 약간의 유사성을 가지지만, 균류는 동물과는 전혀 다른 진화적 경로를 걸어왔습니다. 따라서 버섯을 포함한 균류는 식물도 동물도 아닌 제 3의 생물군으로 분류되며, 이는 20세기 중반 이후 분자생물학과 생화학 연구를 통해 확립된 결과입니다.