Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 병뚜껑 안열릴때 가장 좋은 방법이 무엇인가요?
안녕하세요. 유리병 뚜껑이 개방되지 않는 문제는 공기의 역학과 열팽창 원리에 기초하여 설명될 수 있습니다. 뚜껑과 병 사이에 형성된 공기의 압력 차이와, 금속 또는 플라스틱 뚜껑의 물리적 성질 변화가 주요 원인입니다. 유리병을 오랫동안 열지 않거나 차가운 환경에서 보관되었던 경우, 이러한 문제가 자주 발생할 수 있습니다. 뚜껑 주변에 열을 가할 때 뚜껑이 쉽게 열리는 현상은 물리학적 원리인 열팽창 때문입니다. 열을 받은 뚜껑의 금속 재료는 열팽창(thermal expansion)을 일으켜 볼륨이 약간 증가합니다. 이 팽창은 뚜껑이 병 입구에서 약간 벌어지게 만들어, 공기 압력이 균형을 이루고 개방이 용이해지게 합니다. 병 내부의 공기 또한 열에 의해 팽창하여, 내부 압력이 증가하고 이는 뚜껑을 개방할 때 필요한 외부 힘을 감소시킵니다.
Q. 축구 공을 멀리 차기 위한 힘을 모으는 방법이 있나요?
안녕하세요. 축구공을 멀리 차기 위해서는 운동 에너지를 효율적으로 전달하는 것이 중요합니다. 이를 위해선 일련의 생체역학적 동작들이 충돌 순간에 동기화되어 발생해야 합니다. 공을 최대한 멀리 보내기 위해서는 먼저, 안정적인 자세가 필수적입니다. 발차기 전에 몸의 중심을 낮추고 균형을 잡는 것이 중요하며, 공을 찰 때는 발의 적절한 부분을 사용하여 힘을 집중적으로 전달해야 합니다. 발등의 중간 부분을 사용하는 것이 일반적으로 가장 효과적이며, 이는 공에 최대한의 힘을 전달할 수 있게 합니다. 디딤발은 축구공과 최대한 가깝게 잡아 공을 차는 발의 힘이 온전히 공에 전달될 수 있도록 해야 합니다. 또, 상체를 잘 활용하는 것이 힘의 전달을 증가시키는데 매우 중요합니다. 차는 다리와 반대되는 방향으로 상체를 적절히 회전시키는 것이 도움이 됩니다. 이는 전체적인 몸의 회전력을 증가시켜 더 큰 힘을 공에 전달할 수 있게 합니다. 팔은 균형을 잡는데 중요한 역할을 하기 때문에 차는 다리와 반대 방향으로 팔을 휘둘러 몸의 회전력을 증가시키고 전체적인 움직임이 안정될 수 있도록 합니다. 이런 동작들을 반복적인 연습을 통해 유기적이고 연계성있게 완성시키는 것이 최종적인 단계입니다. 다양한 각도와 힘으로 공을 차보면서 나한테 맞는 공차는 법을 찾아야 합니다.
Q. 갈대잎이 하얗게 피어 가을바람에 한들한들 가을을 즐기고 이습니다. 그 가운데 노란꽃 이름모를 꽃들도 같이 어울려 춤을 추고 있습니다,
안녕하세요. 사진에 보이는 노란 꽃은 양미역취(Eupatorium fortunei)인 것 같습니다. 양미역취는 주로 습한 지역과 물가에서 자라는 다년생 식물로, 아시아 특히 한국과 중국, 일본에서 흔히 볼 수 있습니다. 양미역취는 쑥부쟁이속(Eupatorium)으로 보통 60~120cm 정도 자라며, 때로는 그 이상으로 자랄 수 있습니다. 어긋나게 자라며, 잎의 모양은 길쭉하고 끝이 뾰족합니다. 가장자리에는 뚜렷한 톱니가 있습니다. 늦여름에서 초가을에 걸쳐 피며, 작은 노란색 꽃들이 뭉쳐서 복잡한 꽃차례를 형성합니다. 꽃은 향기가 강하고 벌과 나비를 유인하는 효과가 뛰어납니다. 양미역취는 전통적으로 일부 아시아 국가에서 약용으로 사용되며, 소화 촉진, 해열 및 면역 강화 효과가 있다고 알려져 있습니다. 이 식물은 정원에서 자연스러운 느낌을 주는데 적합하며, 특히 야생화 정원이나 자연 친화적인 조경에 탁월합니다. 양미역취는 많은 종류의 곤충들에게 꿀을 제공하므로, 생태계에서 중요한 역할을 합니다. 특히 나비와 벌 같은 수분 매개자들에게 인기가 많습니다.
Q. 기차가 터널에 들어갈 때 공기저항이 생기는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 기차가 터널에 진입할 때 발생하는 공기 저항은 주로 공기의 압축성(compressibility)과 터널 내의 제한된 공간에 기인합니다. 기차가 터널에 들어가면, 그 앞쪽에서 공기는 갑작스럽게 압축되어야 하며, 이로 인해 공기 압력이 급격히 상승합니다. 이 압력 상승은 기차 앞부분에 고압지대를 형성하고, 기차 뒤쪽에는 상대적으로 저압지대가 형성됩니다. 이러한 고압과 저압 사이의 차이가 공기 저항을 생성하며, 이는 특히 터널이 좁고 기차의 속도가 빠를수록 더욱 증가합니다. 공기 저항을 줄이는 방법 중 하나는 기차의 전면부를 공기역학적으로 최적화하는 것입니다. 기차의 전면부를 유선형으로 설계하면 공기 흐름이 더 부드럽게 넘어가 압력 변화를 최소화할 수 있습니다. 또 다른 방법은 터널 내부의 환기 시스템을 개선하여 공기 흐름을 조절하는 것입니다. 적절한 환기 시스템은 고압과 저압 지대 사이의 차이를 줄여 공기 저항을 감소시킬 수 있습니다.
Q. 물리학 문제 입니다. 사진에서 4번 문제의 풀이를 모르겠습니다.
안녕하세요. 질문자님의 이야기 처럼 운동 에너지의 공식은 KE = (1/2) m v²로, 여기서 m은 질량, v는 속도입니다. 1. 양성자의 가속도 크기 ㆍ 문제에서 양성자의 속력이 2.0×10⁶ m/s에 도달하는데 걸리는 시간이 2ㆍ10⁻² s라고 합시다. 가속도 a는 속력의 변화 v를 시간 t으로 나눈 것입니다 : a = v / t 여기서 a = 2.0×10⁶ m/s 이고, t를 2×10⁻² s로 가정하면 : a = (2.0×10⁶ m/s) / (2×10⁻² s) = 1.0×10⁸ m/s² 2. 양성자가 이 속력에 도달하는데 걸리는 시간 위에서 t = 2×10⁻² s로 계산했습니다. 3. 이 시간 동안 양성자가 움직인 거리 양성자가 이동한 거리 d는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다 : d = (1/2) × a × t² 이 값은 : d = (1/2) × (1.0×10⁸ m/s²) × (2×10⁻² s)² d = (1/2) × 1.0×10⁸ × 4×10⁻⁴ d = 2.0×10⁴ m 4. 양성자의 운동 에너지 양성자의 운동 에너지 KE는 : KE = (1/2) × m × v² 양성자의 질량을 m = 1.67×10⁻²⁷ kg (대략적인 양성자 질량), v = 2.0×10⁶ m/s라 할 때: KE = (1/2) × (1.67×10⁻²⁷ kg) × (2.0×10⁶ m/s)² KE = (1/2) × 1.67×10⁻²⁷ × 4.0×10¹² KE = 3.34×10⁻²⁷ × 2.0×10¹² KE = 6.68×10⁻¹⁵ J 양성자의 가속도의 크기는 1.0×10⁸ m/s² 양성자가 이 속력에 도달하는데 걸리는 시간은 2×10⁻² s 이 시간 동안 양성자가 움직인 거리는 2.0×10⁴ m 양성자의 운동에너지는 -6.68×10¹⁵ J입니다.