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과학394

금연을 하면 소화불량이 일어나는 이유 담배의 니코틴은 위산 분비를 자극한다. 그래서, 밥을 먹고 담배를 피면 소화에 조금 도움이 된다. 하지만, 담배를 피면 위산 분비는 촉진되지만 위점막 분비는 억제되기 때문에 궤양에 걸릴 수 있다. 오랜 기간 흡연을 하다가 금연을 하면 일시적으로 소화불량 증상이 생긴 것처럼 느낀다. 정상적인 상황에서는 음식물이 2시간 정도 머물지만 식후 담배를 피면 30분 만에 위와 장이 연결된 위문이 벌어지면서 소화되지 않은 음식물이 장으로 내려간다. 즉, 담배를 피면 소화되지 않은 음식이 위에서 장으로 내려가서 소화가 잘 된다고 착각하게 된다. 금연 후 소화불량은 1~2 주 정도 지속되는 일시적 현상으로 금연 후에는 과일과 채소 등 섬유소가 많은 음식을 섭취하고 운동을 해야 한다. 2018. 8. 13.
위 십이지장 궤양에 좋은 음식과 나쁜 음식 위십이지장 궤양에 나쁜 음식 위십이지장 궤양에 좋은 음식 담배 : 궤양에 가장 안 좋음 스트레스 기름진 음식 맵고 짠 조미료가 많이 든 음식 우유 등의 유제품 양배추, 브로콜리, 무, 마, 토마토, 사과, 부추 커피는 위산 분비를 촉진하여 궤양에 좋지 않지만 궤양에 직접적인 영향은 없음. 하지만 위산 분비가 많아져 식도염 등에는 좋지 않다. 2018. 8. 12.
복막염 뜻 복막염 (Peritonitis)은 복강 및 복강 내 장기를 덮고 있는 막인 복막에 생긴 염증을 의미한다. 복강이란 복막 내에 있는 비어 있는 공간을 의미한다. 쉽게 말하면 복막염이란 배속에 이물질이 유입되어 염증이 생기는 것을 의미한다. 복막염은 다음과 같은 다양한 원인으로 발생할 수 있다. ● 식도, 위, 십이지장, 소장, 대장, 담낭의 천공 ● 위암의 천공 ● 혈액, 담즘, 소변 등이 복강으로 유입 ● 복수의 세균 증식 ● 결핵에 의한 감염 흔히 맹장염으로 알려진 충수염은 충수가 복막 안에서 터지면서 복막염이 된다. 2018. 8. 9.
도르래 원리의 쉬운 이해 다음 그림과 같은 도르래(Pulley)에서 F에 가해지는 힘은 도르레에 걸린 무게 M의 절반인 M/2이 걸린다. 무게는 절반이지만 이동하는 거리는 2배가 된다. 이와 같은 도르래는 다음 그림과 같이 도르래 중앙에 수평으로 지렛대(Lever)가 있다고 생각할 수 있다. A가 지렛대의 지지점이고 B에서 지렛대를 당기며 그 중앙에 물체가 매달려 있다. 지렛대의 중앙에 물체가 있기 때문에 B에 걸리는 힘은 물체 무게의 절반이다. 2018. 7. 18.
물이 증발하면 온도가 낮아지는 이유 기체의 온도는 기체 분자의 운동 에너지에 비례한다. 다음 그림과 같이 빨강색의 기체 분자가 파랑색의 액체 분자와 충돌하여 튕겨 나올 때 기체의 속도가 방향만 변하고 크기는 그대로라면 기체의 운동 에너지는 변하지 않고 기체의 온도는 충돌 전후에 동일하다. 하지만, 다음 그림과 같이 빨강색의 기체 분자가 파랑색의 액체 분자와 충돌할 때 분자간 인력보다 큰 힘으로 충돌하여 액체 분자가 분리 될 때 기체와 액체의 총 운동 에너지는 충돌 전 기체 운동 에너지보다 작다. 왜냐하면 분자간 인력으로 당기고 있는 분자를 떼어 놓기 위해 에너지가 사용되기 때문에 총 운동 에너지는 줄어든다. 총 운동 에너지가 줄어들었기 때문에 그에 따라 온도가 낮아지게 된다. 즉, 파랑색 액체 분자사이의 인력에 의해 온도가 낮아지게 된다... 2018. 7. 18.
초전도체 임계 온도 초전도체의 임계온도(Critical Temperature, Transition Temperature)란 물질이 초전도 성질을 가지기 시작하는 지점의 온도를 의미한다. 각 물질 별 임계온도는 다음과 같다. 임계온도 [K] 임계온도 [℃] 초전도체 203 -70 H2S (150 Gpa) 133 -140 HgBa2Ca2CU3OX 110 -163 Bi2Sr2Ca2Cu3O10 93 -180 YBa2Cu3O7 77 -196 액체질소 끊는점 55 -218 SmFeAs 41 -232 CeFeAs 26 -247 LeFeAs 18 -255 Nb3Sn 10 -263 NbTi 9.2 -263.8 Nb 4.2 -268.8 Hg 초전도체를 냉각 시키기 위해 사용되는 액체 헬륨의 끊는 점은 4.2K이고 액체 질소의 끊는 점은 77.. 2018. 7. 10.
다이아몬드, 큐빅, 모이사나이트 차이 큐빅과 모이사나이트는 인조 다이아몬드로 다이아몬드와 비슷한 모양을 가지지만 재질은 전혀 다른 물질이다. 큐빅은 Cubic Zirconia (CZ)를 줄여서 부르는 말로 등축정계 결정으로된 이산화 지르코니움 (ZrO2, 지르코니아)이다. 모이사나이트 (Moissanite)는 탄소와 실리콘으로 된 분자 (SiC)이다. 모이사나이트는 19세기 말에 처음 발견된 물질이지만 보석으로는 1998년 처음 나왔고 큐빅과 비교하여 다이아몬드와 더 비슷한 특성을 가지고 있다. 하지만, 다이아몬드나 큐빅과 달리 복굴절 되는 특성을 가지고 있다. 다이아몬드와 큐빅과 모이사나이트의 차이는 다음과 같다. 모이사나이트가 다이아몬드와 더 비슷한 특성을 가진다. 다이아몬드 큐빅 모이사나이트 굴절율 2.417 ~ 2.2 2.648~2... 2018. 7. 8.
정전기 발생 원리 정전기(Static Electricity)가 발생하는 원인은 다양하지만 가장 흔한 원인은 마찰전기 효과(Triboelectric Effect)이다. 마찰전기 효과(Triboelectric Effect)란 서로 다른 두 물질이 접촉하면 두 물질 사이에 전위차가 발생하는 것을 의미한다. Tribo가 마찰이라는 뜻이 있지만 두 물질을 마찰을 하지 않고 단지 접촉만 하여도 두 물질 사이에 전위차는 발생하고 물체을 문지르면 더 큰 전위차가 발생한다. A 물체와 B 물체를 접촉하면 A 원자가 B 원자의 전자를 끌어당겨 B 원자의 전자가 A 원자로 이동한다. 이 때 물체를 분리하면 A는 마이너스 전위를 가지고 B는 플러스 전위를 가지게 된다. ☞ 정전기는 전압은 높지만 전하량이 작기 때문에 인체에 위험하지는 않다. 2018. 6. 29.
트와일라잇 일몰 (Sunset)은 태양이 지평선 너머로 완전히 넘어가는 것을 의미한다. 즉, 태양의 전체 원이 완전히 보이지 않는 것을 의미한다. 일출 또는 일몰 시 태양이 18도 아래에 있는 시간을 트와일라잇 (Twilight)이라고 한다. 다음 그림과 같이 일몰일 때 처음 6도 구간은 Civil Twilight, 그 다음 6도 구간은 Nautical Twilight, 그 다음 6도 구간은 Astronomical Twilight이라고 한다. 트와일라잇 이후는 밤 (Night)이 된다. Twilight를 영어 사전에서는 땅거미라고 하고 땅거미는 '해가 진 뒤 어스레한 상태'를 뜻한다. 하지만, 영영사전에서는 Twilight를 낮과 밤 사이의 중간 시간대로 정의한다. 2018. 6. 21.
초전도체의 마이스너 효과 마이스너 효과(Meissner Effect)는 초전도체에 자기장을 걸어주면 초전도체 내부로 자기장이 통과하지 못하고 밀려나는 현상을 의미한다. 다음 그림과 같이 자기장이 초전도체 외부로 밀려나고 내부에는 자기장이 존재하지 않는다. 초전도체에 자기장이 걸리면 초전도체에 유도 전압이 형성되는데 초전도체는 전기 저항이 0이기 때문에 무한대의 전류가 흐를 수 있고 이러한 유도 전류에 의해 생성되는 자기장이 외부 자기장을 상쇄하여 내부에는 자기장이 0이 된다. 초전도체는 타입 I과 타입 II으로 나누어 진다. 타입 I 초전도체는 일정 크기 이상의 자기장이 인가 되면 초전도성을 잃는다. 타입 II 초전도체는 일정 크기의 이상의 자기장이 인가 되면 초전도체 내부로 자기장이 침투하지만 초전도성을 잃지 않는다. 하지만,.. 2018. 6. 17.
관성 모멘트의 평행축 정리 위의 그림과 같이 물체의 무게중심을 회전축으로 회전할 때 관성 모멘트를 Icm이라고 할 때, 무게중심에서 거리 d 만큼 평행하여 이동한 축으로 회전할 때 관성 모멘트를 I 라고 하면 다음 식이 성립한다. 이것을 관성 모멘트의 평행축 정리 (Parallel Axis Theorem)라고 한다. 어떤 물체의 무게중심을 회전축으로 회전할 때의 관성 모멘트를 한번 계산하면 평행축 정리를 이용하여 평행한 임의의 축에 대한 관성 모멘트를 쉽게 계산할 수 있다. 원판의 평행축 정리 적용 원판의 관성 모멘트는 다음과 같다. 원판의 회전축이 d 만큼 이동할 때 관성 모멘트는 다음과 같이 변한다. 회전축 이동 거리 d가 반지름 r의 1/√2 (약 0.7)만큼 이동할 때 관성 모멘트는 2배가 된다. 회전축 이동 거리 d가 반.. 2018. 6. 15.
관으로 연결된 물통의 물 높이가 같아지는 이유 다음 그림과 같이 2개의 물통이 관으로 연결되어 있으면 2개의 물통에서 물 높이가 같아진다. 왼쪽 물통의 바닥 지점을 A라고 하고 오른쪽 물통의 바닥 지점을 B라고 할 때 각 지점의 압력은 깊이에 비례한다. 만약 깊이 h1가 깊이 h2보다 크다면 A 지점의 압력이 B 지점의 압력보다 크고 그에 따라 압력이 높은 A에서 압력이 낮은 B로 물이 이동하게 된다. 이와 같이 물의 깊이 h1와 h2가 같아질 때까지 물은 흘려 평행을 이루게 된다. ☞ 물의 압력 계산식 2018. 6. 7.
인간은 몇 마력일까? 마력은 파워의 단위로 위의 그림과 같이 m 질량을 가진 물체를 속도 v로 올릴 때 파워는 다음 식과 같다. 여기서, g는 중력 가속도로 9.80665 이다. 75kg 물체를 1m/s 속도로 올린다면 735.499 W이고 마력 단위로는 1 PS이다. 보통 사람들이 가진 파워는 200 W 정도로 0.27 PS이고 말의 약 1/3 파워를 가진다. 즉, 75kg 물체를 0.27 m/s 속도로 끌어 올리거나 10kg 물체를 2 m/s 속도로 올릴 수 있다. 참고로 배터리로 동작하는 전동드릴이 약 100 W 정도이다. ☞ 마력단위 PS와 HP 차이 2018. 6. 6.
자이로스코프의 원리 다음 그림과 같이 원판을 지지점에 올리고 회전원판을 돌리면 중력에 의해 밑으로 떨어지지 않고 수평 방향으로 회전한다. 위의 그림을 위에서 아래로 보면 다음 그림과 같다. 지지점을 중심으로 수평방향으로 회전하고 수직으로 떨어지지 않는다. 위와 같은 구조를 자이로스코프(Gyroscope)이라고 한다. 자이로스코프는 물리적으로 이해하기가 조금 까다롭다. 자이로스코프를 이해하기 위해서는 토크와 각운동량에 대해 이해해야 한다. 다음 그림과 같이 물체에 F의 힘을 받을 때 토크는 τ이다. 여기서 중요한 것은 물체가 받는 힘의 방향과 토크의 방향이 90도라는 것이다. F는 실제하는 힘이지만 토크의 방향은 임의로 정의한 것이다. 각운동량(Angular Momentum)의 정의는 다음과 같으며 각운동량은 벡터이다. (여.. 2018. 6. 3.
근시 원시 차이 근시 (Nearsightedness)는 초점이 망막 앞에서 생기는 것이고 원시 (Farsightedness)는 초점이 망막 뒤에 생기는 것이다. 먼 곳을 보기 위해서는 수정체가 얇아져야 하고 가까운 곳을 보기 위해서는 수정체가 두꺼워져야 한다. 근시는 수정체가 정상보다 더 두꺼워지기 때문에 가까운 곳은 잘 보이지만 먼 곳이 잘 보이지 않고, 원시는 수정체가 정상보다 더 얇아지기 때문에 먼 곳은 잘 보이지만 가까운 곳이 잘 보이지 않는다. 근시일 때는 오목 렌즈 안경을 착용하여 초점 거리를 늘리고 원시일 때는 볼록 렌즈 안경을 착용하여 초점 거리를 줄인다.40대를 넘어가면 원시가 오기 시작하는데 원래 근시인 사람은 근시와 원시가 동시에 생겨 먼 곳도 잘 안보이고 가까운 곳도 잘 안보이게 된다. 그래서, 안.. 2018. 4. 13.
특수 상대성 이론 공식 다음 그림과 같이 속도 v로 이동하는 좌표계에서 물체가 u'의 속도로 이동할 때 정지 좌표계에서 보는 속도 u는 다음과 같다. 상대론을 적용하지 않는 고전 물리에서는 다음 식이 성립한다. ☞ 특수 상대성 이론의 이해 ☞ 상대성 이론 서적 2018. 4. 12.
자유 낙하 물체의 최대 속도 공기 중에서 공기 저항을 받으며 자유낙하(Free Fall)하는 물체의 운동 방정식은 다음과 같다. 여기서, v∞는 종단속도(Terminal Velocity) 이다. 종단속도는 더 이상 증가하지 않는 물체의 최대 속도이다. 물체의 모양에 따라 공기 저항은 달라지고 그에 따라 종단속도도 달라진다. 위 방정식의 그래프는 다음 그림과 같다. 속도는 무한히 증가하지 않고 종단 속도(Terminal Velocity)로 접근한다. 보통 자유낙하하는 스카이 다이버의 종단속도는 약 시속 200km 이고 낙하산을 펴면 약 시속 18~22km 정도로 줄어든다. 2018. 4. 8.
카오스 이론 카오스(Chaos)는 영어로 혼돈이라는 뜻이다. 과학에서 사용하는 카오스 이론(Chaos Theory)의 대표적인 예는 나비 효과이다. 나비 효과는 브라질에서 나비의 날개짓에 의해 텍사스에 토네이도가 올 수 있다는 것을 의미한다. 카오스에 대한 정확한 정의는 없지만 대체로 다음과 같은 2가지 조건을 가졌을 때를 카오스라고 한다. ① 초기 조건에 민감한 특성을 가진다. ② 발산하지 않고 주기적인 특성을 가진다. 카오스는 초기 조건의 아주 작은 변화에 따라 전혀 다른 신호를 발생 시킨다. 예를 들면 처음 신호가 0에서 시작했을 때의 신호 파형과 0.1에서 시작한 신호의 파형이 서로 비슷한 것이 아니라 전혀 다른 모양이 된다. 일반적인 방정식은 초기 조건 0과 0.1과 0.2 세 종류가 있을 때 초기 조건 0.. 2018. 3. 30.
낙하산의 속도 낙하산을 펴지 않고 자유낙하하는 스카이다이버의 속도는 약 200 km/h 정도 되고 낙하산을 펴면 속도는 약 5~6 m/s로 줄어든다. 6 m/s (시속 21.6 km)의 속도는 약 1.8 미터 높이에서 떨어지는 속도이다. 낙하하는 속도는 공기와 맞닿는 면적이 작거나 무게가 증가할수록 증가한다. 하나의 낙하산에 2명이 매달리면 무게가 2배가 되고 속도는 약 1.4 배(~√2)가 된다. ☞ 종단속도 2018. 3. 17.
렌츠의 법칙 렌츠의 법칙(Lenz's Law)이란 자기장의 변화에 의해 발생하는 전류는 변화하는 자기장을 방해하는 방향으로 흐른다는 법칙이다. 렌츠의 법칙은 전류의 크기에 대한 것이 아니라 전류가 어떤 방향으로 흐르는지에 관한 법칙이다. 렌츠의 법칙은 자기장의 변화에 의해 전기장이 유도된다는 패러데이의 법칙과 비슷한다. 2018. 3. 14.
원자시계의 원리 원자시계(Atomic Clock)는 수소, 루비듐, 세슘 등과 같이 최외각 전자가 1개인 원자에서 최외각 전자가 들뜬 상태와 바닥 상태를 반복하는 주기가 일정하다는 원리를 이용하여 만든 시계이다. 위와 같이 원자의 최외각 전가가 천이하는 주기는 온도에 영향을 받는다. 가장 정밀한 원자 시계는 절대 온도 0도에서 동작한다. 현재 1초는 세슘-133 원자가 절대 온도 0도에서 전자가 9,192,631,770 번 변화할 때로 정의한다. 참고로 미터의 정의는 빛이 진공에서 1/299,792,458 초 동안 이동한 거리로 정의하고 있다. 2018. 3. 4.
초음파 초음파 초음파 (Ultrasound)는 주파수가 20kHz를 초과하는 소리이다. 20Hz 미만의 소리는 초저음 (Infrasound)이라고 한다. 초음파와 초저음 모두 인간이 들을 수 없는 소리이다. 오디오 CD의 샘플링 주파수가 44.1kHz인 이유는 인간이 들을 수 있는 최대 주파수 20kHz의 2배인 40kHz에서 저역 필터를 위한 마진을 더한 것이다. 2배인 이유는 나이퀴스트 이론에 의해 샘플링 주파수는 신호 최대 주파수의 2배 이상이 되어야 한다. 초음파 이용 분야 초음파가 이용되는 분야는 다음과 같다. 1 모션 센서 물체 검출 2 유량 센서 유량 측정 3 비파괴 검사 고밀도 물질 : 2~10MHz 저밀도 물질 : 50~500kHz 초음파 영상 (Ultrasonography) 초음파 현미경 (A.. 2018. 2. 15.
천문 항법의 기본 원리 천문 항법(Celestial Navigation)은 태양, 달, 행성, 별을 이용하여 현재 위치를 계산하는 방법이다. 천문 항법의 기본 원리는 특정 시간일 때 특정 위치에서 태양, 별 등의 위치는 정해져 있다는 것이다. 그래서, 현재 시간과 태양, 별 등의 위치를 알면 현재 위치를 역으로 계산할 수가 있다. 육분의 (Sextant)를 사용하여 측정된 태양, 별 등의 수평선에서의 각도와 정밀한 시계(Chronometer)로 얻은 시간으로 현재 위치를 계산한다. 천문 항법를 위해서는 필요한 장비는 나침반과 육분의와 정밀한 시계가 필요하다. 그래서, 과거 정밀한 시계가 발명 되기 전까지는 정확한 항법을 할 수 없었고 원양으로 항해를 하는데 많은 어려움이 있었다. 2018. 2. 14.
파동 방정식 파형 해석 파동 방정식 y(x, t) = sin ( kx - ωt )에서 k = 2π / 1000 이고 ω = 2π / 100일 때 시간에 따른 파형은 다음 그림과 같다. 아래 그림에서 빨강색은 ω = 2π / 100의 주파수로 진동한다. x 좌표에 따른 파형의 주파수는 k = 2π / 1000으로 파장이 1000이다. 시간에 따른 주파수와 위치에 따른 주파수가 서로 다르다. 아래의 파형은 위상 속도 10 (=ω / k)의 속도로 오른쪽으로 이동한다. 즉, 1초에 10 rad 만큼 이동한다. 2018. 2. 10.
빛의 속도와 유전률과 투자률 진공에서 빛의 속도 c와 유전률과 투자률은 다음과 같다. 매질에서 빛의 속도 v는 다음과 같다. 2018. 1. 31.
토크 단위 변환표 토크 단위 변환표는 다음과 같다. 예를들면 1N·m는 0.101971kgf·m이다. N·m kgf·m gf·m kgf·cm gf·cm lb·ft lb·in N·m 1 1 0.101971 101.97162 10.19716 10197.162 0.737562 8.850745 kgf·m 1 9.80665 1 1000 100 100000 7.233013 86.79616 gf·m 1 0.00980 0.001 1 0.1 100 0.007233 0.086796 kgf·cm 1 0.0980665 0.01 10 1 1000 0.072330 0.867961 gf·cm 1 9.806E-05 0.00001 0.01 0.001 1 7.233E-05 0.000867 lb·ft 1 1.355817 0.138254 138.25495 .. 2018. 1. 30.
드라이아이스 만들기 드라이 아이스(Dry Ice)는 이산화탄소가 얼어 고체로 된 물질이다. 이산화탄소가 액체가 되는 온도는 -56.6도이고 고체로 어는 온도는 -78.5도이다. 냉동기로 온도를 -78.5도까지 내리기는 어렵기 때문에 드라이 아이스를 만들 때는 이산화탄소를 챔버에 넣고 이산화탄소가 액화가 될 때까지 압력을 올리면서 냉동기로 온도를 내린다. 액화가 된 상태에서 압력을 내리면 액체 이산화탄소가 기화 되면서 온도를 낮추고, 이 때 기화되지 않고 남은 액체 이산화탄소가 얼면서 드라이 아이스가 만들어 진다. 2018. 1. 27.
스넬의 법칙 스넬의 법칙(Snell's Law)은 서로 다른 매질을 통과하는 빛이 굴절될 때 입사각과 굴절각 사이의 관계식을 의미한다. 위의 그림과 같이 두 매질에서 빛의 속도가 ν1과 ν2일 때 입사각 θ1와 굴절각 θ2은 다음과 같은 관계를 가진다. 2018. 1. 9.
공기를 압축하면 온도가 상승하는 이유 기체의 온도는 기체 분자의 운동 에너지에 비례한다. 기체 분자의 운동 에너지는 다음 식과 같이 분자 속도의 제곱에 비례한다. 공기를 압축하면 압축하는 힘이 공기 분자로 전달되면서 공기 분자의 속도를 증가 시킨다. 이에 따라 공기 온도는 상승한다. 압축되는 순간에는 온도가 상승하지만 압축된 상태로 계속 있으면 온도는 주위 온도와 같아진다. 즉, 공기 분자가 주위 분자와 충돌하면서 속도가 느려지고 온도가 낮아진다. 온도가 낮아져 분자의 속도는 줄어들지만 단위 시간 동안 단위 면적의 벽에 충돌하는 분자의 수가 증가하기 때문에 압력은 증가한다. ☞ 콤프레셔 온도 상승 공식 파이어 피스톤 파이어 피스톤(Fire Piston)은 공기를 갑자기 압축시키면 공기 온도가 올라가는 원리를 이용하여 불을 붙이는 도구이다. .. 2017. 12. 30.
신기한 양자역학 닐스 보어는 "양자역학을 접하고도 놀라지 않는 사람은 그것을 제대로 이해하지 못한 사람이다"라고 말했다. 닐스 보어는 왜 이런 말을 했을까? 양자역학 이론에서 물질은 확률적으로 존재한다. 지금 눈 앞에 과자가 있다고 가정하자. 그 과자는 원자로 구성되어 있다. 그리고, 그 원자는 양자역학 이론에 의하면 확률적으로 존재한다. 간단하게 이야기하면 과자의 원자들이 다음 그림과 같은 가우스 분포를 이룬다는 말이다. 위의 가우스 확률분포 그래프에서 x축은 위치를 나타내고 y축은 입자가 나타날 확률을 의미한다. 여기서, 원점 0은 현재위치이다. 이 그래프에서 중요한 것은 x가 엄청나게 큰 수가 되어도 확률 p는 절대 0 이 되지 않는다는 것이다. x축의 값은 현재 위치에서의 거리인데 현재위치에서 100km가 되어도.. 2016. 3. 19.
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