안녕하세요 성심껏 답변 드릴 김경렬 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 구름은 이동속도가 얼마나 되나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.우선 구름관측에 대해 설명드리겠습니다.구름은 사람이 눈으로 관찰합니다.다른 기구처럼 정확한 정보가 아닌사람이 관측한 정보는 정확도가 떨어집니다.정확도를 높이기 위해서는 여러 지점에서 관측해야 합니다.바람의 세기 . 구름의 질량 . 공기저항 등 변수들이 있고 구름의 이동속도는 약 10m/s라 합니다.
전기·전자
Q. 소리는 중간에 장애물이 있을때 관통해서 지나가는지 변형되며 우회해서 지나가나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.공기와 물의 경계처럼 성질이 다른 두 물질의 경계면에 음파가 도달하면, 일부는 물질 속으로 들어가고 나머지는 반사됩니다. 이 때의 반사 ·굴절 방법은 원리적으로는 빛의 경우와 동일한 법칙에 따르지만, 음파가 미터 단위로 측정할 수 있을 정도의 긴 파장이기 때문에 빛의 경우와 큰 차이가 납니다.예를 들면, 상당히 큰 반사면이 아니면 소리를 충분히 반사시킬 수 없읍니다.또, 소리가 장애물에 부딪쳤을 때 그 뒤쪽으로 돌아 들어가는 현상(회절)도 뚜렷하며, 상당히 큰 물체도 소리를 차단하기는 어렵습니다.즉, 소리는 빛 등에 비해서 지향성(指向性)이 약한 파동이며, 이로 인해서 바다의 깊이를 측정하는 일 등에 사용되었으나, 근년에는 음파보다 지향성이 강한 초음파가 이 방면에 사용되고 있읍니다.한편, 소리가 물질의 경계면에 도달했을 때 얼마만한 부분이 다른 물질 속으로 들어가는가는 양쪽 물질의 밀도와 그 속에서의 음속의 곱의 상대관계에 의해서 결정되며, 그 차가 클수록 반사율은 크고 물질 속으로 들어가는 비율은 작아집니다. 예를 들어 공기 속을 전파해온 소리가 물 속으로 들어가는 확률은, 경계면에 수직으로 들어갔을 때도 12% 정도이고, 물에서 강철로 전파했을 때도 13% 안팎입니다.
기계공학
Q. 선풍기 날개와 풍력발전기 날개가 3개인 특별한 원인이 있나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.날개가 대부분 3개인 이유는 팬의 날개수와 팬의 크기에 따라 풍량과 소음도가 결정되기 때문입니다.날개수가 많을 수록 풍량은 많아지나 소음은 높아지고,직경이 클 수록 바람의 세기가 커지지만 제품의 크기에 따라 제약을 받습니다.
지구과학·천문우주
Q. 미국은 토네이도가 자주 발생하는데
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.토네이도는 난류풍과 냉류 풍이 (차가운 바람과 따뜻한 바람)만나서 서로 대립하고 붙이 쳐서 형성되는 것입니다. 그렇게 되려면 미국과 같이 위쪽에는 캐나다의 차가운 바람과 밑으로는 적도의 따뜻한 바람,그리고 마지막으로 넓은 평원이 필요합니다.바람이 산을 넘을 때는 본래 갖고 있던 힘은 많이 잃습니다.더구나 우리나라는 산이 많고 따뜻한 바람이 계절마다 다르며 많지 않아서 토네이도가 생기지 않습니다.
지구과학·천문우주
Q. 오늘처럼 비가 내리는 날 소리가 더 잘들리는 과학적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.비가 오는날 소리가 더 잘들리는 이유는 바로 기압입니다. 비가 오는 날은 소위 '저기압' 상태인데 비가 오는 날은 저기압이라 소리가 아래로 처지게 됩니다. 다시 말해, 비가 오는 날은 소리가 위로 퍼지는 것이 아니라 수평으로 더 넓게 울리듯이 들려 평소보다 더 잘 들리게 됩니다.
생물·생명
Q. 파리는 잡으려고하면은 어떻게 저렇게잘피하나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.파리는 겹눈을 가지고 있기 때문 입니다.겹눈은 육각형의 수많은 낱눈으로 구성되어 있어서 낱눈에 의해 사물을 모자이크처럼 조각조각 맞추어서 본 답니다. 낱눈들이 조금씩 다른 방향을 향하고 있기 때문에 머리를 돌리지 않고도 넓은 지역을 볼 수 있는 장점이 있기 때문이지요. 그렇기 때문에 살금살금 다가가도 잠자리나 파리를 잡기가 어렵답니다.곤충의 낱눈은 볼록렌즈 모양의 6각형 각막과 빛을 모으는 원추정체로 이루어집니다. 각막으로 들어온 빛이 감간이라는 간상세포를 통과해 망막세포로 된 감광층에 닿으면 전자신호가 시신경으로 전달되지요. 즉 수많은 렌즈와 같은 낱눈은 각각의 독립된 점 하나씩만 인식하지만 망막의 수많은 감각 세포에 의해 모자이크처럼 하나의 물체로 인식하는 것입니다. 그래서 파리가 잘 피할 수 있는 겁니다.
기계공학
Q. 비바람이 거세게 불면 비행기가 운항을 제대로 하지 못하는 과학적 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.강풍이 불면 비행기는 바람의 영향을 받습니다. 정풍 Headwind는 100 노트가 불어도 비행기의 양력을 발생시키는 좋은 바람이지만, Cross Wind 라는 측풍은 일정 기준치 이상이 불면 비행기 엔진을 돌아가지 못하게 합니다. 엔진의 입구는 전방을 향하고 있어서,공기가 엔진으로 들어와서 압축, 연소시켜 추력을 생성시키는데, 엔진 옆에서 불면, 엔진내로 공기 유입이 안되어서, 엔진내부가 Stall 이 걸려 작동을 못하거나, 엔진 내부를 파손 시키게 됩니다.또 비나 강풍이 부는 안좋은 날씨에는 시야확보,미끄럼등 이유로이륙과 착륙때 안전하지 못하기 때문 제한 할수도 있읍니다.
화학
Q. 제로콜라 제로소주 등 설탕이 안들어간 식품들은 어떻게 단맛을 내나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.제로음료의 경우 기존의 사용하던 설탕과달리인공감미료(스테비아 같은것)를 사용해서 칼로리가 낮습니다.기존 음료보단 덜찌는것이지 제로음료도 많이 마시면 문제가 생길 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 비가 내릴때 중력에 의한 물방울에 힘이 어떤가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.빗방울이 대류권 중상층에서 중력가속도 대로 낙하하여 사람이 맞으면 큰일납니다 다행히도 대류권에 공기가 낙하속도를 저지합니다.빗방울이 특정 낙하속도에 도달하면 공기저항으로 낙하속도가 일정해지는 것입니다 그래서 우리가 비를 맞아도 크게 아프지 않은것입니다.
전기·전자
Q. 예전 증기 기관차는 어떤 원리로 앞으로 나아갔던 것인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.증기기관차 동작원리는 석탄이 연소하여 물을 끓이고 물분자의 운동이 증가하면서 증기의 형태로 변화하여 증기를 좁은 관을 통해 흘려보내면 증기의 압력에너지가 속도에너지로 변화된 증기는 기차 바퀴의 축과 연결된 동력 전달 장치에 충돌 하면서 속도에너지가 직선 왕복운동으로 변화하여 최종적으로 직선왕복운동이 동력전달 장치에 의하 바퀴의 회전운동으로 전환 됩니다.