안녕하세요? 김석진 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 아파트 외벽사이에 종이를 던지니 가운데에서 계속 돌던데 무슨원리인가요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.아마도 복도 창문을 열어 외벽 사이로 종이를 던져보면 종이가 떨어지지 않고 공중에서 한참 돌다가 날아가는 원리는 바로 유동저항(air resistance)과 회전운동의 원리 때문입니다.종이와 같은 가벼운 물체가 떨어지면 공기 중의 분자들이 충돌하면서 물체의 속도를 감속시키는데, 이것이 유동저항입니다. 이에 따라서 물체의 떨어지는 속도가 줄어들다가, 마지막에는 일정한 속도로 안정적으로 떨어지게 됩니다.하지만, 복도 창문을 열어서 종이를 던질 때, 종이는 일정한 속도로 직진하는 것이 아니라 회전운동을 하면서 날아가게 됩니다. 종이는 공기 중에서 회전운동을 하면서 돌기 때문에, 유동저항의 영향을 받아 떨어지는 속도가 줄어들지 않고, 일정한 속도로 돌다가, 결국엔 날아가게 되는 것입니다.즉, 회전운동을 하면서 공기 중에서 회전하는 물체는 유동저항이 일정하게 유지되어 일정한 속도로 날아가게 되며, 이를 공기 저항이라고 합니다. 따라서, 종이를 던지면서 회전운동을 시키면, 유동저항과 회전운동의 원리에 의해 종이가 한참 돌다가 날아가게 되는 것입니다.
화학
Q. 불멍가루라는게 있던데요, 불속에 넣으면 불의색이 바뀌던데 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.불멍가루(硼산나트륨)는 화재 시 화염 강도를 높이기 위해 사용되는 화재 억제제입니다. 이 물질이 불 속에 뿌려지면, 화염 내의 전자들과 상호작용하면서 색상이 바뀌는 현상이 일어납니다.불은 화염 색깔을 결정하는데, 화염 내에 있는 화학 물질의 종류와 농도에 따라 색깔이 다릅니다. 예를 들어, 소금화합물을 불 속에 뿌리면 화염이 녹색으로 변할 수 있습니다. 마찬가지로, 불멍가루를 불 속에 뿌리면 화염 내의 전자들과 상호작용하면서 색상이 바뀌는데, 이 때 파란색으로 변하게 됩니다.이러한 화학 반응은 불멍가루 내의 나트륨(Na)과 화염 내의 산소(O)가 결합하는 것으로, 이 과정에서 나타나는 에너지를 빛으로 방출하면서 파란색 빛이 발생합니다. 이러한 원리를 이용하여 불 멍가루는 화재 현장에서 불의 색상을 파란색으로 변화시켜 화재를 더욱 효과적으로 진압하는 데 사용됩니다.
기계공학
Q. 음식점에 가면 서빙로봇이 있습니다. 이로봇이 어떻게 위치를 찾는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.서빙로봇이 위치를 찾는 방법은 다양합니다. 일반적으로 사용되는 방법으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.레이저나 초음파를 이용한 위치인식 기술 서빙로봇은 레이저나 초음파 등의 기술을 사용하여 주변 환경을 인식하고, 거리나 방향 등의 정보를 수집합니다. 이 정보를 이용하여 로봇이 자신의 위치를 파악하고, 주변 환경과의 상호작용을 통해 이동하며 원하는 위치로 이동할 수 있습니다.RFID 기술을 이용한 위치인식 기술 RFID는 무선 기술 중 하나로, 물체를 인식하기 위해 RFID 태그와 리더기를 사용합니다. 식당 내에 RFID 태그를 설치하고, 로봇에 태그 판독기를 장착하여 로봇이 태그를 인식하면 그 위치를 파악하여 이동합니다.지도 및 내비게이션 기술을 이용한 위치인식 기술 로봇에 지도 정보를 입력하고 내비게이션 시스템을 장착하여, 지도 상의 위치 정보를 이용하여 로봇이 자신의 위치를 파악하고, 이동할 수 있도록 합니다. 이 경우, 로봇은 GPS와 같은 위성 네비게이션 기술을 이용하여 자신의 위치를 파악합니다.이와 같은 기술들을 조합하여 서빙로봇이 위치를 파악하고, 원하는 위치로 이동할 수 있도록 합니다. 이를 통해 서빙로봇이 효율적이고 정확하게 음식물을 서빙할 수 있게 됩니다.
화학
Q. 차가운걸 먹으면 관자놀이쪽이 띵한 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.차가운 음식이나 음료를 갑자기 섭취하면, 일시적으로 관상동맥(冠狀動脈, coronary artery)의 협착이나 수축이 일어나서 불편한 느낌이 생길 수 있습니다. 관상동맥은 심장 근육에 영양과 산소를 공급하는 혈관으로, 이 혈관이 좁아지거나 막히면 심장근육에 혈류가 부족해져서 흉통이나 심장 마비 등 심장질환이 발생할 수 있습니다.따라서 차가운 음식이나 음료를 먹거나 마시면, 이때 관상동맥에 영향을 주어 일시적으로 협착이나 수축이 일어나게 됩니다. 이 현상은 심장에 피가 공급되는 혈압이 급격하게 떨어져서 발생하는 것이며, 이로 인해 관자놀이쪽이 띵하거나 불편한 느낌이 생길 수 있습니다.따라서 차가운 음식이나 음료를 먹을 때에는 천천히 적당한 양을 섭취하며, 체온을 유지할 수 있도록 옷을 따뜻하게 입는 것이 좋습니다. 또한, 심장질환이 의심되는 경우에는 전문의의 진료를 받아야 합니다.
화학
Q. 왜 뚝배기는 빨리 식지 않는건가요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.뚝배기는 다른 용기보다 열 전달이 덜 일어나기 때문에 열이 오래 유지됩니다. 이는 뚝배기가 재료와 직접적으로 접촉하는 부분이 적고, 뚝배기 자체가 열을 잘 보존하기 때문입니다.뚝배기는 대개 질산 도자기로 만들어지며, 이는 화염에 직접 노출되는 고온 상황에서도 균열이 발생하지 않는 성질이 있습니다. 이러한 특성은 뚝배기가 열에 강하다는 것을 의미하며, 따라서 뚝배기에 식품을 넣으면 열이 잘 보존됩니다. 뚝배기는 높은 비열을 가진 물질로 만들어져 있기 때문에, 열에 대한 저장과 전달 효율이 높다는 것이 기본적인 원리입니다.또한, 뚝배기는 고온 상황에서도 열팽창이 매우 적다는 특징이 있습니다. 이는 뚝배기가 음식을 담았을 때 음식의 열팽창과 일치하여 뚝배기와 음식 간의 충격이나 균열 현상이 적어 열을 오랫동안 보존할 수 있다는 것을 의미합니다.결론적으로, 뚝배기는 열에 강하고 열 전달이 적은 물질로 만들어져 있으며, 이러한 특징으로 인해 다른 용기보다 오랫동안 열이 유지됩니다.