Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 양궁에 숨겨진 과학적 원리에 대해서 궁금해요
안녕하세요. 양궁은 현대에는 다양한 과학적 원리와 기술이 적용되어 정교하고 정밀한 스포츠 입니다. 과학을 인용한 표현을 하자면 물리학의 여러 법칙을 활용하여 최대한의 정확도와 일관성을 달성하는 것이 양궁입니다. 양궁에 적용되는 과학적 원리들은 뉴턴의 운동 법칙, 프로젝타일 모션, 공기역학 등이 있습니다. 활을 당기는 행위는 뉴턴의 운동 법칙(Newton`s Law of Motion) 중 제 2법칙으로 설명할 수 있습니다. 활의 시위를 당길 때 저장되는 잠재적 에너지가 화살을 발사할 때 운동 에너지로 변환됩니다. 이 에너지의 변환은 화살의 초기 속도와 궤적을 결정짓는 중요한 요소입니다. 또한, 화살의 비행은 프로젝타일 모션(Projectile motion)에 의해 설명할 수 있습니다. 이는 화살이 공중을 날아가는 경로가 초기 발사 속도, 발사 각도, 중력의 영향을 받아 결정된다는 것을 의미합니다. 이러한 궤적은 포물선을 그리며 선수들은 이를 계산하여 목표물에 정확히 맞출 수 있도록 조준해야 합니다. 공기역학(Aerodynamics) 또한 양궁에서 중요한 역할을 합니다. 화살 뒤쪽에 부착된 깃털은 화살이 공중을 날아갈 때 안정성을 제공하며, 이는 화살이 회전하면서 비행하는 동안의 궤적을 보정해 줍니다. 공기 중의 작은 변화나 바람의 영향도 화살의 경로에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 선수들은 이를 신중히 고려해야 합니다.
물리
Q. 진짜 물리 천재님득 제발 좀 알려주세요ㅠㅠ
안녕하세요. 문제를 해석해 보면, 질량(m)은 2kg, 초기 속도(u)는 정지 상태(0 m/s), 최종 속도(v)는 6 m/s, 시간(t)는 4 s 로 확인됩니다. 운동량의 변화를 계산해 보면, 초기 운동량(p₁) = m x u = 2 kg x 0 m/s = 0 kg·m/s 최종 운동량(p₂) = m x v = 2 kg x 6 m/s = 12 kg·m/s 운동량의 변화량(Δp) : Δp = p₂ - p₁ = 12 kg·m/s - 0 kg·m/s = 12 kg·m/s 운동량의 변화량 단위는 뉴턴초(N·s)로 표현되며, 이는 kg·m/s와 같은 단위입니다. 따라서 12 N·s가 정답입니다.
물리
Q. 만약에 무중력 상태인 우주에서 물체에 힘을 가하게 되면 가속도가 붙게 되나요??
안녕하세요. 무중력 상태인 우주에서 물체에 힘을 가하면 그 물체는 분명히 가속도를 얻게 됩니다. 이는 뉴턴의 제 2운동법칙, F = ma (힘 = 질량 x 가속도)에 따른 것입니다. 우주 공간에서는 대기 저항이나 다른 외부 저항이 없기 때문에, 한 번 가해진 힘으로 인해 물체는 가속되기 시작하고, 그 힘이 작용하는 동안 계속해서 속도가 증가하게 됩니다. 힘의 작용이 멈추면, 물체는 더 이상 가속되지 않지만 그 시점에서 가지고 있는 속도를 유지하게 됩니다. 이는 뉴턴의 제 1운동법칙인 관성의 법칙으로 설명됩니다. 물체는 외부 힘에 의해 상태가 변경되지 않는 한, 정지 상태를 유지하거나 일정한 속도로 직선 운동을 계속합니다. 우주 공간에서는 마찰이나 공기 저항이 없으므로, 힘이 더 이상 가해지지 않는 한 물체는 계속해서 같은 방향과 속도로 움직이게 됩니다.
물리
Q. 이게 어떤 원리인지 설명 부탁드립니다.
안녕하세요. 투명 상자 안에서 공중에 떠 있는 새의 무게를 측정할 때, 새의 무게까지 총 무게에 포함되는 원리는 새가 날갯짓을 하면서 상자의 바닥에 힘을 전달하기 때문입니다. 이 현상은 액션과 리액션의 법칙이라는 뉴턴의 제 3법칙에 기반을 둡니다. 새가 공중에 떠 있기 위해서는 날개를 치며 아래로 공기를 밀어내려고 합니다. 이때 새가 공기를 아래로 밀어내면, 공기는 반대 방향인 위로 새에게 힘을 가합니다. 이 힘은 새가 공중에 머무를 수 있게 하는 양력을 생성합니다. 동시에, 새가 날개로 공기를 아래로 밀 때 공기는 상자의 바닥을 향해 힘을 가하게 되며, 이 과정에서 상자의 바닥도 새에게 동등한 크기의 반작용 힘을 가합니다. 이 반작용 힘이 상자 바닥에 가해지면, 상자 바닥은 그 힘을 지지하기 위해 약간의 압력을 받게 됩니다. 따라서, 새가 공중에 떠 있을 때도 새의 무게에 상응하는 힘이 상자 바닥을 통해 저울로 전달됩니다. 결과적으로 저울은 상자의 무게와 함께 새의 무게까지 측정하게 됩니다.
화학
Q. 에너자이저 같은 건전지는 어떻게 충전되나요?
안녕하세요. 에너자이저와 같은 일회용 배터리(알카라인 배터리)는 충전되지 않고 처음부터 전기를 저장하는 형태로 제조됩니다. 이러한 배터리는 충전 가능한 리튬 이온 배터리와는 달리 사용 후 버려지도록 설계되었으며, 초기 충전 공정을 거치지 않습니다. 그러나 제조 과정에서 배터리 내부의 화학 반응을 통해 전기 에너지를 저장하는 상태로 만들어집니다.