안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
물리
Q. 노이즈 캔슬링 기술은 어떤 원리를 이용한 기술인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.노이즈 캔슬링 기술은 파동의 상괘 간섭을 이용한 기술입니다. 소리 또한 파동의 일종이기 때문에 같은 주파수와 진폭을 가지지만 위상이 반대인 소리와 동시에 들으면 아무런 소리를 들을 수 없게 됩니다.기본적인 노이즈 캔슬링의 방식은 실시간으로 들리는 소리의 진폭, 주파수, 위상을 파악한 다음에 동시에 그와 위상이 반대되는 소리를 내는 것입니다. 이러한 방식을 이용하기 때문에 주기적인 소음은 노이즈캔슬링이 잘 되지만, 불규칙적으로 나는 소리는 완벽하게 노이즈 캔슬링하기 어렵습니다.노이즈 캔슬린 기술은 대중에게 상용화된지 오래되지 않았지만, 기술이 개발되고 사용되어 온지 약 40년 가까이 되었습니다. 주기적으로 큰 소음에 노출되면 귀에 장애가 발생할 수 있습니다. 이를 피하기 위해 항공기 조종사를 위한 노이즈 캔슬링 헤드폰이 가장 먼저 개발되었습니다.감사합니다.
물리
Q. 층간소음의 발원지가 반드시 위층이 아닌 이유는 소리의 어떤 성질 때문인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.소리는 파동 중 하나입니다. 파동의 큰 특징들 중 회절과 공명이라는 것이 있습니다.회절이란 파동이 직선으로만 진행하지 않는 것을 뜻합니다. 예를 들어 작은 구멍을 통과한 파동을 휘어지면서 넓은 공간으로 퍼집니다. 조그미한 문틈으로 들어온 소리가 방 전체로 퍼지는 것이 이때문입니다.공명이란 파동의 주파수가 매질 내의 고유주파수등과 맞아떨어질때 진폭이 커지는(소리가 커지는) 현상입니다. 살랑거리는 바람에 큰다리가 무너진다던가, 고음의 목소리에 유리잔이 깨지는 것이 그 예입니다.위의 두가지 특징을 모두 합치면 윗층이 아닌 다른 곳에서 발생한 소음이 회절을 통해서 여러 경로를 통해서 우리집으로 도달 할 수 있습니다. 물론 대부분은 그 과정에서 소리가 약해지게됩니다. 운이 나쁘게도 소리가 전달되는 경로 내에 공진이되는 구조나 물체가 있다면 소음이 크게 들릴 수도 있습니다.감사합니다.
물리
Q. 탁구공과 쇠구슬이 동시에 자유낙하 운동을 했을 때 쇠구슬이 먼저 떨어지는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.해당 질문에서 탁구공과 쇠구슬의 크기와 모양은 동일할 것으로 예상됩니다. 이를 가정하고 설명드리겠습니다.탁구공과 쇠구슬을 같은 높이에서 떨어뜨리면 동일한 중력가속도를 받기 때문에 동일한 가속도를 같게 됩니다. 또한 탁구공과 쇠구슬은 자유낙하 운동을 할때 공기의 저항을 받게됩니다. 이때 공기 저항의 크기를 결정짓는 것은 물체의 크기, 모양, 속력입니다. 떨어지는 물체의 질량은 공기의 저항과 무관합니다.즉 탁구공과 쇠구슬의 공기 저항력은 속도가 같다면 동일합니다.자유낙하하는 물체가 받는 힘의 총합은 (질량 x 중력가속도) - 공기 저항력 입니다.결론적으로 탁구공과 쇠구슬 중 쇠구슬의 질량이 더 크기 때문에 낙하하는 방향으로 더 큰 힘을 받게되고 더 빨리 떨어지는 것입니다.추가로 공기저항력이 없는 진공상태에서는 두 물체의 가속도가 같이 때문에 동시에 바닥에 떨어지게됩니다.감사합니다.
물리
Q. 자유낙하 운동을 할 때, 물체의 속력이 증가된다고 하는데요 물체에 주는 힘의 양은 변하지 않는데 어떻게 속력이 증가할수 있는건가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.질문자님께서 힘과 속력의 관계를 약간 헷갈려하시는 것 같습니다.F=ma 란 공식을 아실 것 이라 생각합니다. 한글로 쓰면 [힘 = 질량 x 가속력] 이란 뜻으로, 질량이 일정하다면 힘은 가속력과 같다는 의미입니다.질문자님이 질문하신 내용을 다시 써보면물체에 주는 가속력의 양이 변하지 않고 일정한데 속력이 왜 증가하냐라고 쓸 수 있습니다.가속력이란 한자뜻을 풀이하면 속력을 더한다 라는 뜻입니다. 가속력이 일정하게 있기 때문에 속력이 계속 증가하는 것입니다.혹시 그래도 헷갈려하실수도 있으니 더 쉬운 예를 들자면 장난감 자동차를 손으로 툭 건드리면 장난감이 움직일 것입니다. 움직이고 있는 장난감을 한번 더 같은 방향으로 툭 건드리면 더 속력이 빨라질 것입니다. 당연히 더 많이 반복 할수록 더 빨라지겠지요.위의 예에서 툭 건드리는 것이 힘을 가하는(가속력을 주는) 것과 동일한 의미입니다. 더 여러번 또는 더 오랫동안 힘을 가할수록 속력은 더 빨라지게됩니다.감사합니다.
물리
Q. 이중슬릿 간섭 실험에서 초록색 레이저를 사용하면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.이중슬릿 간섭 실험에서 주로 빨간색 레이저를 사용하는 것은 가격이 싸고 부피가 작아서입니다.사용하는 빨간레이저는 보통 헬륨네온 레이저입니다. 이는 오래전에 개발되어 성능이 안정적이며, 사용되는 이득매질이 싸고, 전기방전으로 이득매질을 여기시키기에 구조가 단순하여 크기가 작습니다.만약 해당 실험을 초록레이저로 진행하면 빨간레이저 대비 레이저의 파장이 짧기에 간섭무늬의 간격이 더 좁습니다. 이론적인 실험결과는 전혀 다른점이 없습니다. 감사합니다.
물리
Q. 샷건은 어떤 원리로 총알이 여러개 발사되는 건가요??
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.샷건의 탄인 샷은 여러개의 구슬들과 화약을 포함하고 있습니다. 따라서 발사와 동시에 샷이 터지면서 그 안의 구슬들이 퍼져나갑니다. 즉 총알이 통과하는 관인 총열 안에서부터 여러개의 구슬이 나가은 것입니다.샷이 터지면서 구슬들이 사방으로 터지는 속력보다 샷이 목표물로 날아가는 속력이 훨씬 빠르기 때문에 날아가면서 구슬들이 퍼지는 것처럼 보이게 됩니다.만약 샷이 목표 물로 날아가는 속도가 느리다면 샷이 총 내부에서 터져서 사수가 다칠 수 있습니다.인터넷에 검색해보시면 슬로우모션으로 산탄총이 발사되는 영상 등을 쉽게 찾아보실 수 있습니다.감사합니다.
물리
Q. 경차가 사고시 더 위험한 이유가 멀까요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.경차가 작고 약한 엔진을 가지고 있지만 연비가 좋은 이유는 차체가 가볍기 때문입니다.차체가 가볍다는 것은 차의 강성을 유지해주는 뼈대가 얇고 약하다는 것이죠. 반대로 두꺼울수록 강하고 무겁습니다.가볍고 약한 차와 강하고 무거운 차가 부딪혔을때 어느 차에 타고 있는 사람이 더 크게 다칠지를 생각해보면 가벼운 차가 더 위험하다는 것을 직관적으로 알 수 있습니다.감사합니다.
물리
Q. 등가속도 관련해서 궁금한게 있습니다.
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.선생님이 보여주셨던 그래프는 처음에 물체가 위쪽으로 올라가는 것을 설명하는 그래프였을 것입니다.즉 처음 구간이 0에서부터 0.05까지해서 0.05이 증가한 것이 아니라 -0.05에서 0.05까지 0.1이 증가한 것입니다.감사합니다
물리
Q. 관성의 법칙에 대해 궁금합니다 누군가에게 설명을 하고 싶어요
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.등속운동을하는 버스나 지하철에서 물건을 수직으로 던졌을때 그 물건이 바로 그 자리에 떨어지는 것처럼 느껴지는 것은 관찰자(본인)도 같이 등속운동을 하고 있기 때문입니다.버스나 지하철을 타고 있지 않은 가만히 서 있는 사람이 그 물건의 움직임을 관찰했다고 생각해보세요.단순히 물체가 위로 올라갔다가 아래로 내려오는 것처럼 보이는게 아니라 버스와 같이 이동하면서 위로 올라갔다가 내려오게됩니다. 즉 포물선 운동을 하게 되는 것이죠.이때 물건이 버스와 같은 속도로 옆으로 움직이는 것이 관성의 법칙에 의해 일어나는 운동입니다.감사합니다.
물리
Q. 인위적으로 중력상태를 조절하거나 만들수도 있나요 ?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.물리학적으로 중력과 가속도는 동일한 물리량입니다. 우리가 차를 타고 갈때 빠르게 가속하면 몸이 뒤로 쏠리는데 이때 만들어지는 힘이 중력과 동일한 종류의 힘이란 뜻이고, 구분이 되지 않는다는 의미입니다. 물론 가속 방향에 따라 힘의 방향은 다릅니다.우리가 평소에 경험하는 중력보다 더 강력한 중력을 느끼기 위해서는 빠르게 가속을하면 됩니다. 예를 들면 전투기 조종사들은 엄청나게 빠른 가속시에 중력의 5-6배 되는 힘을 받게됩니다. 그래서 이를 버티기 위한 훈련을 따로 진행합니다.반대로 중력보다 작거나 무중력 상태를 느끼기 위해서는 공중에서 바닥으로 떨어지는 방향으로 가속을하면 됩니다. 스카이다이빙을 하면 무중력 상태를 경험할 수 있습니다.같은 원리로 무중력인 우주에서 중력과 유사한 상태를 만들어주는 방법은 우주정거장에서 사용하는 원심력을 이용하는 것이 대표적입니다. 우주정거장을 회전시켜서 이때 발생하는 원심력을 이용해 중력과 동일한 힘을 발생시킬 수 있습니다. 감사합니다.