Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 전력을 구할때 전압과 전류의 관계는 반비례 관계인데, 옴의법칙을 적용하면 그 반대인게 이해가 안가요
안녕하세요. 전력의 일정 조건 하에서 전압과 전류의 관계에 대한 질문은 전기공학의 기본 원리를 적절히 이해하는데 있어 중요한 요소를 포함하고 있습니다. 이는 옴의 법칙과 전력의 정의를 함께 고려함으로써 해결될 수 있습니다. 옴의 법칙 I = V / R은 전압 V와 전류 I가 직접적인 비례 관계에 있다는 것을 명시합니다. 이는 저항 R이 일정할 때, 전압의 증가가 전류의 증가로 이어진다는 것을 의미합니다. 반면, 전력 P는 P = VI로 정의되며, 이 식은 전압과 전류의 곱으로 전력이 계산됨을 나타냅니다. 전력을 일정하게 유지하려는 상황에서, 전압 V가 증가함에 따라 전류 I를 감소시켜야 하는 경우, 이는 전압과 전류가 반비례 관계를 가지는 조정이 필요함을 의미합니다. 이러한 조정은 특정 전자 장치 내에서 자주 보게 되는 상황으로, 여기서는 전압 조절을 통해 전력 소비를 일정하게 관리합니다. 그러나 옴의 법칙을 적용할 경우, R이 고정되어 잇고 V가 증가한다면 I 역시 증가하므로 P는 V² / R로 표현될 수 있어, 실제로는 전력이 증가하게 됩니다. 이는 전력이 일정하다는 초기 가정과 상충되며, 따라서 전압과 전류의 조정 없이는 전력을 일정하게 유지할 수 없습니다. 이러한 분석을 통해, 전압과 전류가 옴의 법칙에 따라 변화할 때 전력 또한 변화한다는 것을 이해할 수 있습니다. 전력을 일정하게 유지하기 위해서는 전압이나 전류를 적절히 조절하는 회로 설계가 필수적입니다. 이는 전력 관리 시스템에서 중요한 고려 사항으로, 효율적인 에너지 사용을 위해 필수적인 조치 입니다.
물리
Q. 통과 물리 공부하고 있는데 잘 모르겠어요ㅠ
안녕하세요. '같은 속력으로 달릴 때 자동차보다 기차에 부딪힌 물체가 훨씬 큰 충격을 받는다'는 문장이 틀렸다고 말하는 것은, 이 문장이 단순히 속력만 고려했기 때문입니다. 실제로 충격의 크기는 물체의 운동량과 관련이 있으며, 운동량은 물체의 속도와 질량의 곱으로 정의됩니다. 운동량 공식은 다음과 같습니다 : p = mv 여기서 p는 운동량, m은 질량, v는 속도입니다. 기차와 자동차가 같은 속력으로 운행하고 있을 때, 기차의 질량이 자동차의 질량보다 훨씬 더 크기 때문에 기차의 운동량은 자동차의 운동량보다 훨씬 큽니다. 따라서 기차에 부딪히면 자동차에 부딪힐 때보다 물체가 받는 충격은 더 클 수 있습니다. 그러나 원래의 문장에서는 "훨씬 큰 충격을 받는다"고 언급한 것이 오해의 소지가 있습니다. 충격량(impulse)은 충돌 전후의 운동량 변화로 측정되며, 이는 충돌하는 물체의 질량뿐만 아니라 변화하는 속도-즉, 가속도-에도 영향을 받습니다. 충돌 시 자동차와 기차 모두 같은 속력으로 움직이고 있다면, 그 충격력의 전달 방식과 결과가 서로 달라 충격량 자체를 단순 비교하는 것은 물리적으로 정확한 설명이 아닐 수 있습니다. 이로 인해, 질문의 문장이 오류를 포함하고 있다고 볼 수 있으며, 이는 충격의 정의와 물리적 조건을 명확히 하지 않고 일반화한 데에서 기인합니다.
물리
Q. X레이가 발견된 계기는 무엇인가요?
안녕하세요. X-ray의 발견은 1895년 독일의 물리학자 빌헬름 콘라드 뢴트겐(Wilhelm Conrad Röntgen)에 의해 이루어졌습니다. 뢴트겐은 실험 중에 의도치 않게 이 중요한 발견을 했습니다. 그는 가토드튜브(Crookes tube)를 사용하여 전기가 통하는 진공 상태에서 발생하는 현상을 연구하고 있었는데, 이 과정에서 그는 튜브 근처에 놓인 불소화 바륨(Barium platinocyanide)이 빛나는 것을 관차했습니다. 뢴트겐은 이 불빛이 가토드 튜브에서 방출되는 알려지지 않은 종류의 방사선에 의해 유발되는 것을 확인했습니다. 그는 이 방사선이 종이, 나무, 일부 금속을 투과할 수 있음을 발견했고, 심지어 인간의 피부 아래 있는 뼈의 이미지를 포착할 수 있음을 발견했습니다. 이로 인해 그는 이 새로운 종류의 방사선을 'X-ray'라고 명명했습니다. 'X'는 수학에서 알려지지 않은 값을 표시하는데 자주 사용되는 기호입니다. 뢴트겐은 자신이 발견한 방사선의 본질이 불확실할때 이를 'X'기호를 사용하여 '알려지지 않은 방사선'을 의미하는 말로 사용했습니다. 이후에도 이 방사선은 그의 이름을 따서 '뢴트겐 광선(Röntgen rays)'이라고 불리기도 하지만, 대부분의 언어에서는 X-ray라는 용어가 널리 퍼져 있습니다. 이러한 X-ray의 발견은 의학 분야, 특히 진단 영상학에서 혁명적인 발전을 가져왔으며, 오늘날에도 다양한 의학적 진단과 치료에 필수적인 도구로 사용되고 있습니다.
물리
Q. 원자 속의 전자가 원자핵 주위를 돌다가 멈출 수도 있나요?
안녕하세요. 원자 속의 전자가 원자핵 주위를 돌다가 멈추는 것은 양자역학의 기본 원리에 따라 발생하지 않습니다. 이를 이해하기 위해서는 전자의 행동을 고전적인 물리학적 개념인 '돌고 있는 작은 공'으로 생각하는 것이 아니라, 양자역학적 관점에서 파동 함수와 확률 밀도로 이해해야 합니다. 양자역학에서 전자는 고정된 궤도를 따라 움직이는 입자가 아니라, 원자핵 주위의 특정한 확률 분포를 가진 파동으로 취급됩니다. 이러한 파동은 슈뢰딩거 방정식에 의해 기술되며, 전자의 위치는 확률적으로만 예측할 수 있습니다. 전자의 에너지 상태는 특정한 에너지 수준(양자화된 에너지 레벨)에 의해 정의되며, 이러한 에너지 레벨들 사이에서만 전자가 '점프'할 수 있습니다. 전자가 원자핵 주위를 '멈추게' 하기 위해서는 전자가 모든 운동 에너지를 잃어야 하며, 이것은 원자의 기본 구조와 안정성을 근본적으로 위반하는 것입니다. 에너지 보존 법칙에 따라 전자는 에너지를 잃지 않고 계속해서 특정 에너지 상태에 있게 됩니다. 또한, 하이젠베르크의 불확정성 원리에 따라, 전자의 위치와 운동량을 동시에 정확히 알 수 없기 때문에, 전자가 완전히 정지했다고 설명하는 것은 불가능합니다. 결론적으로, 전자가 원자핵 주위를 돌다가 멈추는 것은 양자역학의 기본 원리와 모순되며, 이는 원자와 전자의 본질적인 특성에 어긋납니다. 전자는 특정한 양자 상태에 따라 원자핵 주위에 분포하며, 이는 파동 함수로 기술되는 확률적인 현상입니다.
물리
Q. 물리학 중에서 양자물리학은 어떤 것을 연구하는 학문인가요?
안녕하세요. 양자물리학은 물질과 에너지의 가장 기본적인 수준에서의 거동을 연구하는 물리학의 한 분야입니다. 이 학문은 20세기 초에 발전하기 시작하여, 기존의 고전 물리학으로 설명되지 않는 현상들-특히 원자와 아원자 입자 수준에서의 현상들-을 이해하는데 필수적인 이론적 틀을 제공합니다. 양자물리학의 주된 연구 대상은 매우 작은 규모에서의 입자들의 특성과 상호작용입니다. 이는 원자, 전자, 광자 및 기타 기본 입자들을 포함하며, 이 입자들의 독특한 성질과 그들이 어떻게 에너지와 정보를 교환하는지에 대한 연구를 포함합니다. 양자이론은 입자들이 동시에 파동과 입자의 성질을 가지고 있음을 설명하며, 이러한 이중성은 양자역학의 기본 개념 중 하나입니다. 또한, 양자물리학은 불확정성 원리, 양자얽힘, 양자중첩과 같은 개념을 도입하여, 입자의 정확한 위치나 운동 상태를 동시에 알 수 없다는 등의 현상을 설명합니다. 이러한 현상들은 고전적인 물리학의 관점에서는 이해하기 어렵거나 불가능한 것들로, 양자이론은 이를 수학적으로 정리하여 자연의 근본적인 성질을 보다 깊이 있게 이해할 수 있도록 합니다. 양자물리학은 그 이론적 발전뿐만 아니라 다양한 실용적 응용을 통해서도 중요한 영향을 미칩니다. 예컨데, 반도체 기술, 레이저, 양자 컴퓨팅, 초전도체 기술 등 현대 기술의 많은 분야가 양자물리학의 원리에 기초하고 있습니다. 이처럼 양자물리학은 근본적인 과학 이론으로서뿐만 아니라, 다양한 고급 기술의 발전을 가능하게 하는 핵심적인 역할을 합니다.