안녕하세요 김재현 전문가입니다.
물리
Q. 사이펀의 원리에 대해서 알려주시기 바랍니다.
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.일단 물이 항상 일정하게 채워지는 원리는 변기의 구조를 생각해봐야합니다. 일단 일정양의 물이 수조에 채워지면 더이상 수조에 물이 채워지지 않게 벨브가 잠겨집니다. 이때 레버를 누르면 수조를 막고있던 마개가 열리게되는데요 이때 탱크에 있던 물이 변기쪽으로 흘러나옵니다. 그러면 변기에 물이 가득차게되는데 이때 물이 U자 배관을 통해 하수구로 넘어가게되면 사이펀의 원리로 변기에 있던물이 하수구로 다 넘어갑니다. 이때 탱크에 있던 물은 물이 줄어들어 마개가 막히며 더 이상 내려오지 않고 사이펀의 원리로 하수구로 내려가던 물은 더이상 압력차가 발생하지 않아 멈추게 됩니다. 이때 U자 배관을 통해 일정양의 물이 고이게되고 하수구의 악취를 물이 막아주게 됩니다
물리
Q. 물은 왜 100도씨에서 끓게 되는건가요?
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.물의 끓는점이 100도씨인건 맞습니다. 단 1기압에서 그렇죠. 만약 기압이 낮아지면 끓는점도 낮아집니다. 0.8기압에선 끓는점이 93도정도 됩니다. 즉 끓는점은 기압과 연관이 많습니다. 물이 끓게되면 물분자의 운동에너지가 대기압과 같아지는점이 존재하며 내부 분자들간의 연결이 끊어지며 수증기상태가되는것이죠
물리
Q. 나무로 인공위성을 만드는 게 정말 가능한가요?
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.최근 일본이 목련나무로 제작한 인공위성 리그노샛을 우주로 발사했습니다. 인공위성의 무게는 900g에 불과할정도로 가벼운데요. 우주의 극한환경에 어떻게 버티는지 센서도 탑재했다고합니다. 나무로 인공위성 테스트단계이지만 가능하네요
물리
Q. 광자는 입자가 존재를 하는데 질량이 없다?
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.광자는 빛알이라불리는 전자기파를 구성하는 양자이자 전자기력의 매개입자로 알려져있습니다. 큰 특징은 질량이 없다는점입니다. 따라서 부피도 없습니다. 그래서 먼거리까지 다른 물질과 거의 상호작용없이 이동할수 있습니다. 다만 진동수를 가지기 때문에 에너지는 갖습니다. 광자한개의 에너지는 E=hf로 나타낼수 있고 h는 플랑크상수 f는 빛의 진동수 입니다. 참고로 자연계를 구성하는 기본입자 17개가 있습니다. 물질과 물질사이의 상호작용이 이 기본입자들로 인해 이뤄집니다. 그 중 하나가 광자(Photon)입니다
물리
Q. 물체가 운동 상태를 유지하려는 성질을 무엇이라고 하나요?
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.물체가 외부의 힘이없을때 자신의 운동상태를 유지하려는 성질을 관성이라고 합니다. 뉴턴의 제1법칙이 관성의 법칙이기도 합니다. 이 관성이란 오직 질량에 의해서만 영향을 받습니다. 질량이 크면 관성도 크겠지요
물리
Q. 과학 다큐멘터리 작품들 중에서 흥미롭게 볼 수 있는 것들은 어떤게 있나요?
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.저도 아직 다 보진 못했는데 유튜브에 많이 올라온것중에 EBS 비욘드 프로그램이 있습니다. 여러가지 과학 관련 지식이 많이 들어있어 추천합니다
물리
Q. 레이리 산란? 이게 노을과 연관이 있다는데 어떤건가요?
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.빛의산란에는 크게 미 산란 레일리 산란이 있습니다. 그중 레일리 산란은 입자의 크기가 빛의 파장보다 작을때 발생하는 산란입니다. 공기중에는 여러 입자가 있는데 그중 주로 차지하는것이 산소 질소입니다. 이입자는 빛의 파장보다 입자가 작습니다. 빛이 이런 입자를 만나면 모든방향으로 산란시키는 레일리 산란 현상이 일어납니다. 미산란은 입자의 크기와 밀도등에 관련된 산란으로 구름이 흰색으로보이는 이유와 연관이 많습니다. 따라서 하늘이 파란이유는 레일리 산란으로 설명할 수 있습니다.
물리
Q. 활관련 컨텐츠속에나오는 활들을 보면 화살뒤쪽에 깃털을 달잖아요 왜 그런걸까요?
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.화살을 쏘면 화살이 이리저리 진동을하게됩니다. 그리고 원하는 목표물에 정확하게 쏘기 어렵죠. 그래서 고안해 낸것이 화살깃입니다. 이 화살깃은 화살의 저항을 뒤쪽에 실리게하여 속도가 다소 떨이질지몰라도 진동에 방향이 흔들리지 않게 도와줍니다. 또한 화살을 쏠때 화살이 회전을 하게되는데 이때 자이로현상이 나타납니다. 회전중심을 벗어나지 않게 도와주는것이죠. 이로인해 화살깃의 역할은 아주 중요하다고 볼 수 있습니다
물리
Q. 핵폭발시 폭발 모양이 버섯구름 모양인 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.버섯구름 모양은 핵폭발시에만 나오는현상은 아니지만 보통 핵폭발같은 강력한 폭발에서 볼수 있습니다. 먼저 강력한 폭발이 일어나면 순간적으로 그 폭발의 중심지는 진공상태가 됩니다. 그러다가 순식간에 주변공기가 빨려들어가서 강력한 상승기류를 만들죠. 이것이 버섯구름의 기둥부이고. 이 상승기류는 높은 상공에 올라가면 주변공기와 섞이면서 사방팔방으로 뻗어나가게되어 버섯모양의 구름을 만듭니다
물리
Q. 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이를 구분하고 그 예시를 설명해주시면 감사하겠습니다.
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.아날로그 신호와 디지털 신호는 가장 큰 차이점이 있는데요. 먼저 우리주변에 있는 모든 것들이 아날로그 신호입니다. 소리나 빛이라던지 연속적이며 시간에 따라 값이 다양하게 변화하죠. 말씀하신 카세트 테이프의 경우 자석의 세기로 소리를 저장하게됩니다. 반면 디지털 신호는 0과 1로 소리나 여러 데이터를 저장하게되죠 인간이 인위적으로 만든 신호인것이죠.