과학 교육 Home > 사이언스 러닝 > 과학 교육

3571

1. 왜 그럴까? 탁구공이나 풍선이 헤어드라이어의 바람을 받아 공중에 멈춰있는 까닭을 살펴보자. 바람이 둥근 물체의 주위를 지날 때 빠른 속도로 지나가게 되고, 유속이 빠르기 때문에 저기압 상태가 된다. 기압차에 의해 주변을 둘러싸고 있는 공기가 탁구공이나 풍선에 압력을 가하여 밖으로 튀어나가지 않도록 고정시키는 역할을 한다. 비행기의 날개를 만들때도 이와 같은 원리를 이용하는데, 비행기 날개의 아래쪽보다 위쪽의 공기의 속도가 빨라 압력이 낮다. 따라서 위쪽으로 또는 양력이 생기게 된다. 작은 분수에 탁구공을 살짝 올려 놓아보자 분수위에 올려 놓은 탁구 공은

2587

기름은 왜 떠오르는 것일까요? 빨간 기름을 알코올에 넣으면 기름이 알코올 바닥에 넓게 퍼집니다. 마치 태양이 떠오르기 전 붉은 기운이 수평선에 퍼져 있는 것과 비슷합니다. 여기에 물을 조금씩 부으면 이제까지 넓게 퍼져 있던 붉은 기름이 둥그렇게 모아지는데 물을 계속 부으면 마치 태양이 떠오르는 것과 같이 보이게 되는 것입니다. 그렇다면 처음에는 왜 빨간 기름이 떠오르지 않았을까요? 그것은 밀도의 차이 때문입니다. 기름은 알코올에 비해서 무겁기 때문에 가라앉게 됩니다. 따라서 이 기름을 떠오르게 하려면 주위의 밀도를 크게 해주어야 합니다. 알코올과 잘 섞이면서 기름보다 밀도가 큰 물을 알코올에 부어주면 주위의 밀도가 점점 커지면서 기름이 위로 떠오르게 되는 것입니다. 그럼, 기름이 그릇 중간에 떠서 멈춰있는 이유는 무엇일까요? 기름에는 두 가지의 힘이 작용합니다. 하나는 기름을 아

7714

뜨거운 물이 들어있는 목욕탕에 몸을 오래 담그고 있으면 손가락 끝의 피부가 쪼글쪼글해지는 것을 볼 수 있다. 이러한 현상의 원인은 대체 무엇일까? 칸막이가 있는 용기에 같은 양의 20% 설탕물과 40% 설탕물을 각각 넣고 칸막이를 제거하면 어떻게 될까? 설탕물이 섞여 30% 설탕물이 되리라 쉽게 짐작할 수 있을 것이다. 이처럼 물질들은 농도가 높은 곳에서 농도가 낮은 곳으로 이동하여 농도차이를 줄이려는 경향이 있다. 이러한 현상이 확산이다. 확산 현상이 반투막을 사이에 두고 일어나는 것을 삼투 현상이라고 한다. 삼투 현상은 생물의 세포막이 지닌 중요한 성질 중의 하나로서 농도가 낮은 쪽의 용매, 즉 물이 농도가 높은 쪽으로 이동하여 양쪽의 농도를 같게 하려는 현상을 말한다. 용액은 용매와 용질로 되어있는데, 세포막이나 실험에서 사용한 셀로판튜브는 반투막으로 분자 크기가 작은 용매는 통과하지만 분자 크

12668

베르누이(Daniel Bernoulli, 1700-1782)는 스위스의 수학자로서 항공기 날개의 설계와 같은 공학적 분야의 근간을 이루는 베르누이 정리를 만든 사람이다. 그는 하이델베르크, 바젤 대학교에서 의학과 논리학을 전공했다. 1738년 『유체동역학(Hydrodynamica)』이라는 책을 통해 유체의 흐름에 대한 기본 관계식을 세웠으며, 기체와 열의 운동학적 이론의 기초를 마련했다. 베르누이 원리는 비행기가 어떻게 하늘을 날며, 방향을 마음대로 조정할 수 있는가를 설명해 줄 수 있는 이론이다. 수도관의 끝 부분을 좁게 해 주면 갑자기 수돗물이 빨리 분출되는 것을 관찰할 수 있다. 즉, 물은 좁은 곳으로 들어갈수록 속력이 증가한다. 이는 유체의 압력이 감소하면 유체의 속도가 증가한다는 사실을 말해주는 것이다. 이는 일정한 속도로 흐르고 있는 유체의 에너지가 보존된다는 원리에서 출발한다. 따

4128

저명한 물리학자 아인슈타인은 등가원리라는 것을 자신의 일반상대성이론에서 밝혔는데, 등가원리란 중력가속도와 운동가속도(혹은 관성가속도)가 사실은 동일하다는 것이다. 중력가속도란 우리가 무게를 나타낼 때 흔히 사용하는 g를 말하고, 운동가속도란 속도를 미분한 양, 즉 F=ma에서 사용하는 a이다. 우주선을 타고 우주 공간으로 나아간 우주인은 무중력 상태를 경험한다. 이것은 우주 공간에서는 만유인력의 균형 혹은 특정한 별로부터 많이 떨어진 상태여서 중력이 미약하기 때문이다. 예를 들어 지구를 벗어난 우주인은 지구의 중력에서 멀어진 상태이기 때문에 무중력 상태를 경험할 수 있는 것이다. 한편 자유낙하하는 물체 속에 있는 사람은 무중력을 경험하게 된다. 예를 들어 엘리베이터에 타서 올라가기 시작할 때 자신의 몸무게가 느는 것을 느낄 수 있을 것이다. 또한 내려올 때는 반대로 몸무게가 줄어

3906

1. 연필심으로 불을 켤 수 있는 까닭? 1.5V 건전지 1개로는 연필심이 빛을 내지 않는다. 빛을 내기 위해서는 충분한 전압이 공급돼야 하기 때문이다. 연필심의 재료인 흑연은 전류가 흐를 수 있는 저항체이다. 이 연필심은 저항이 높아 전류가 흐르면 열이 발생

3467

1. 왜 그럴까? 풍선마개에 힘을 가하면 눈금 실린더 내부의 공기 압력이 물을 누르게 되고 이로 인해 수압이 높아진 물은 스포이드의 빈 공간으로 들어가 스포이드의 무게가 부력보다 커지므로 중력에 의해 물속으로 잠수하게 된다. 이와 반대로 눌렀던 손을 떼면 메스실린더 안의 공기 압력이 낮아져 스포이드 안으로 들어갔던 물이 밖으로 밀려나와서 스포이드의 무게가 가벼워지고 따라서 중력보다 부력이 커져 다시 물위로 떠오르게 되는 것이다.

2248

물질에 따라 발화점이 매우 낮은 물질이 있습니다. 흰인의 경우 공기 중에 노출되면 순식간에 발화하여 연소됩니다. 따라서 흰인은 공기와 차단하여 보관해야 합니다. 물 속에 넣어 보관하는 것이 가장 안전한 방법이죠. 이 실험에서 여과지에 떨어뜨린 이황화탄소 용액이 공기 중으로 기화되면 이황화탄소에 녹아 있던 흰인이 공기 중에 노출되어 자연적으로 연소되고 이 때 발생하는 연소열에 의해 실린더 내부에 기화되어 있던 이황화탄소가 동시에 연소되어 그 결과 실린더 내부와 외부의 기압 차이로 인해 마치 늑대가 짖는 것과 같은 소리가 순간적으로 나게 됩니다. *메스실린더 속의

3315

지도를 보면 아프리카의 서쪽 해안과 아메리카의 동쪽 해안은 놀라울 정도로 비슷하게 들어맞는다. 1912년 독일의 과학자 베게너는 이와 비슷한 생각을 했는지, 대륙이 이동한다는 내용의 특이한 논문을 발표했다. 베게너의 주장은 타당했으나 대륙을 이동시키는 힘에 대해 명확히 설명하지 못했기 때문에 안타깝게도 받아들여지지 못했다. 그후, 베게너의 대륙이동설은 영영 묻혀지는 듯했다. 하지만, 현대 과학기술이 발전하면서 대륙의 이동을 지지하는 새로운 주장들이 나타났다. 베게너의 논문발표 후 프랑스, 영국, 미국 등 전세계적으로 활발한 토의가 이루어졌지만 대륙 이동에 대한 적절한 메커니즘이 제시되지 못했다. 따라서 이러한 논란은 번번히 반대자들의 승리로 끝나고 말았다. 그럼에도 불구하고 베게너의 이론은 많은 과학자들로부터의 지지 기반을 확대해 갔으며 그에 따른 많은 주장들이 속속 등장하기 시작했다. 1963년 대륙

5236

광섬유는 유리로 된 코어와 이것을 둘러싼 굴절률이 코어보다 작은 클래딩 그리고 클래딩을 둘러싼 합성수지피복으로 되어 있다. 여기에 레이저와 같은 빛을 비추면 광섬유의 코어와 클래딩의 경계면에서 반사만을 일으키고, 굴절이 일어나지 않는다. 따라서 빛이 밖으로 방출되지 않고 광섬유의 끝부분까지 도달된다. 빛이 어떤 매질로 진행해 가다가 굴절률이 다른 매질을 만났을 때 굴절되지 않고 반사만 되는 것을 전반사라 하는데 광섬유는 이 전반사를 이용한 것이다. 빛이 코어 속으로 진행해 나갈 때 입사각이 작아지게 되면 굴절되어 코어 밖으로 빛이 새나갈 수도 있다. 광섬유를 심하게 구부리는 경우가 거기 해당된다. 코어의 직경을 작게 하면 입사각이 작아지는 것을 막을 수 있고 실제 코어의 지름은 수 ㎛에서 수십 ㎛(1㎛=10 -6 m) 정도이다. 공기와 물이 경계를 이루고 물 속에