Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 버스가 급 출발 할 때 몸이 쏠리는 현상은 관성때문인가요?
안녕하세요. 버스가 갑자기 출발하거나 멈출 때 몸이 쏠리는 현상은 실제로 물리 법칙 중 하나인 관성의 원리 때문입니다. 이 현상은 뉴턴의 제 1법칙, 관성의 법칙에 의해 설명됩니다. 뉴턴의 제 1법칙은 모든 물체는 외부 힘에 의해 상태가 변하지 않는 한, 정지해 있거나 일정한 속도로 움직이는 운동 상태를 유지하려는 성질을 가지고 있다고 말합니다. 버스가 갑자기 출발할 때, 버스와 그 안에 있는 물체들은 처음에는 정지 상태에 있습니다. 버스가 갑자기 가속하면, 버스는 앞으로 움직이기 시작하지만, 승객의 몸은 처음의 정지 상태를 유지하려는 관성 때문에 상대적으로 뒤로 쏠리는 것처럼 느껴집니다. 마찬가지로, 버스가 급정거할 때는 버스가 갑자기 속도를 줄이지만, 승객의 몸은 움직이던 방향으로 계속 움직이려고 합니다. 이것은 승객의 몸이 앞으로 쏠리는 현상을 만들어내며, 이는 버스의 급한 속도 감소에 대한 몸의 지속적인 움직임을 유지하려는 관성의 효과 때문입니다. 이러한 관성의 효과는 일상생활에서 많이 경험하는 현상으로, 갑작스런 가속 또는 감속 시 몸이 느끼는 움직임을 통해 관성의 원리를 명확하게 이해할 수 있게 해줍니다. 이는 물리학에서 매우 중요한 개념으로, 다양한 역학 시스템의 동작을 이해하는 데 기초를 제공합니다.
생물·생명
Q. 위장술에 취고로 뛰어난 동식물 3개씩은 어떤게 있을까요?
안녕하세요. 위장술에 뛰어난 동식물과 곤충, 파충류는 자신들의 생태계에서 생존을 위한 복잡한 전략으로서 위장 기술을 활용합니다. 이러한 전략은 진화적으로 발달하여 각 종의 생태적 틈새(niche)와 생존 전략에 최적화되었습니다. 동물, 곤충, 파충류 각 분야에서 특히 주목할 만한 종을 세 가지씩 선정해보겠습니다. 동물 중에서는 잎사슴 (Uroplatus phantasticus, commonly known as the leaf-tailed gecko), 북방검은머리뱀 (Agkistrodon contortrix, known as the northern copperhead), 그리고 사막의 모래물고기 (Phrynocephalus mystaceus, commonly known as the secret toad-headed agama)가 대표적입니다. 잎사슴은 그들의 몸 형태와 색상이 낙엽과 유사하여 적의 눈을 피해 자연 속에 숨을 수 있습니다. 북방검은머리뱀은 갈색과 회색조의 무늬로 낙엽이 많은 지면에서 거의 발견되지 않을 정도로 우수한 위장 능력을 보유하고 있으며, 사막의 모래물고기는 황갈색의 모래 사이로 순식간에 몸을 숨기며 사냥감을 기다리는 전략을 사용합니다. 곤충 분야에서는 끈끈이주걱벌레 (Phasmatodea, commonly referred to as stick insects), 녹색잎벌레 (Chrysopidae, known as green lacewings), 그리고 야자수밤나방 (Paysandisia archon, commonly known as the castniid palm borer)가 눈에 띕니다. 끈끈이주걱벌레는 나뭇가지나 덤불 사이에서 그들의 길쭉한 몸과 가지 같은 형태로 완벽하게 위장하며, 녹색잎벌레는 식물의 잎과 불 사이에서 그들의 길쭉한 몸과 가지 같은 형태로 완벽하게 위장하며, 녹색잎벌레는 식물의 잎과 거의 구분이 되지 않는 외형을 가지고 있습니다. 야자수밤나방은 야자수의 줄기와 유사한 색상과 무늬로 포식자로부터 스스로를 보호합니다. 파충류에서는 혼비키가메 (Matamata, Chelus fimbriata), 코모도드래곤 (Varanus komodoensis, known as the Komodo dragon), 그리고 베일드카멜레온 (Chamaeleo calyptratus, commonly known as the veiled chameleon)이 주목할 만합니다. 혼비키가메는 물 밑에서 나뭇잎과 진흙으로 덮인 머리로 위장하며 먹이를 기다립니다. 코모도드래곤은 그들의 환경인 건조한 풀밭이나 숲 속에서 갈색과 회색의 무늬로 적들로부터 숨거나, 먹이에게 접근합니다. 베일드카멜레온은 그들의 피부색을 변화시켜 주변 환경에 맞게 자신을 위장하는 뛰어난 능력을 가지고 있습니다.
생물·생명
Q. 수벌한테 로열젤리 먹이면 어떻게되나요?
안녕하세요. 수벌에게 로열젤리를 지속적으로 공급하는 실험적 상황을 가정하면, 그 결과는 수벌의 발달 과정과 생리에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 로열젤리는 여왕벌의 발달을 촉진하는 데 사용되며, 이는 여왕벌만이 평생 동안 로열젤리를 먹게 되는 특별한 식단 때문입니다. 이 식단은 여왕벌이 다른 꿀벌과 다르게 크게 자라고 더 긴 수명을 가지며, 많은 수의 알을 낳을 수 있게 하는 데 필요한 영양을 제공합니다. 로열젤리는 고단백질 식품으로, 특히 꿀벌의 성장과 발달에 필수적인 아미노산, 지질, 비타민, 미네랄 등을 풍부하게 함유하고 있습니다. 또한, 이는 여왕벌에게 필요한 특정 호르몬과 효소의 생산을 촉진하는 물질도 포함하고 있습니다. 수벌에게 로열젤리를 먹였을 경우, 일부 연구에서는 이러한 수벌이 평범한 일벌보다 크게 자랄 수 있다는 결과가 나타났습니다. 이러한 변화는 수벌의 몸 크기나 생식기관의 발달에도 영향을 미칠 수 있으나, 수벌이 여왕벌처럼 완전히 변화하는 것은 아닙니다. 이는 수벌의 유전적 차이와 발달 과정에서 초기 호르몬 조절이 여왕벌과는 다르게 설정되어 있기 때문입니다.
물리
Q. 중력의 차이로 인해서 시간의 흐름도 차이가 날 수 있나요?
안녕하세요. 중력의 차이가 시간의 흐름에 영향을 미친다는 것은 현대 물리학, 특히 일반 상대성 이론에서 중요한 개념입니다. 이러한 현상은 '중력 시간 지연(gravitational time dilation)'으로 알려져 있습니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 중력은 시공간을 왜곡합니다. 이 왜곡은 중력장이 강할수록 더욱 심해지며, 이로 인해 중력이 강한 곳에서는 시간이 더 느리게 흐르는 현상이 발생합니다. 예를 들어, 지구의 중력은 그 중력이 더 약한 우주 공간보다 시간을 더 느리게 흐르게 합니다. 이 이론적 예측은 GPS 시스템에서 실제로 적용되며, 이를 통해 일반 상대성 이론의 정확성이 입증 되었습니다. GPS 위성은 지구보다 높은 고도에서 운영되므로 중력의 영향을 덜 받습니다. 이 때문에 위성의 시계는 지구의 시계보다 약간 빠르게 동작하게 됩니다. GPS 시스템은 이러한 상대적 시간 차이를 보정하여 정확한 위치 정보를 제공할 수 있습니다. 더불어, 고체 실험을 통해서도 중력 시간 지연 현상이 관찰되었습니다. 예컨데, 높이가 다른 두 지점에서 동기화된 원자 시계를 사용하여 시간의 흐름을 비교했을 때, 높은 곳에서 위치한 시계가 아래에 위치한 시계보다 더 빠르게 움직이는 것이 관측되었습니다.
물리
Q. 구리 관에 자석을 넣으면 천천히 내려오는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 구리 관 안에서 자석이 천천히 내려오는 현상은 렌츠의 법칙(Lenz`s Law)과 관련이 깊습니다. 이는 전자기 유도와 전자기적 상호작용의 결과로 설명될 수 있습니다. 자석이 구리 관을 통과하면서 움직일 때, 자석이 자기장이 구리 관을 관통하게 됩니다. 구리는 전기를 잘 전도하는 금속이지만 자체적으로 자기성을 갖지는 않습니다. 그러나 자석이 이동하면서 구리관을 지날 때, 자석의 자기장이 변하게 됩니다. 이 변화하는 자기장은 구리 관 내부에 원형의 전류, 즉 유도 전류를 생성하게 됩니다. 이러한 유도 전류는 자기장을 발생시키는데, 이 새로운 자기장은 원래의 자석의 자기장과 반대 방향으로 작용합니다. 렌츠의 법칙에 따르면, 이 유도 전류는 자기장의 변화를 방해하려는 방향으로 생성됩니다. 따라서, 구리 관 내부에서 발생하는 유도 자기장은 자석의 하강을 늦추는 방향으로 작용하게 됩니다. 이 현상은 종종 '자기적 감쇠(magnetic damping)'라고도 불리며, 자석의 움직임을 느리게 하여 천천히 내려오게 만듭니다. 이 과정에서 구리의 전기 저항도 중요한 역할을 합니다. 구리의 저항은 유도 전류의 크기를 제한하며, 이 전류가 생성하는 자기장의 강도에 영향을 미칩니다. 결과적으로, 구리 관 내부에서 자석의 운동은 전기적 저항과 자기적 상호작용에 의해 상당히 늦추어지게 됩니다. 이러한 전자기적 현상은 물리학에서 매우 흥미로운 연구 주제로 여겨지며, 에너지 변환과 전자기적 상호작용의 원리를 잘 보여 주는 예시 중 하나입니다.