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과학394

열대지방 생물이 화려한 원색인 이유 열대지방 꽃이나 생물들은 다른 지방보다 색의 더 화려한 원색이다. 이에 대한 이유는 다음과 같은 이유로 추정된다. 식물의 경우 꽃가루 매개자를 유인하고 동물은 이성을 유혹하기 위해서 색이 화려하게 진화했다. 하지만, 색이 화려하면 포식자에 잡아 먹힐 확률이 높은데 열대지방에는 이러한 폭식자가 상대적으로 적기 때문에 색이 화려해졌다고 추정한다. 물고기의 경우 포식자 수가 줄어들면 색이 화려해진다는 연구결과가 있다. 2023. 6. 18.
모니터를 카메라로 찍을 때 무늬 카메라로 모니터를 사진을 찍으면 다음 사진과 같은 무늬가 나타난다. 이러한 무늬를 모아레 무늬(Moiré Pattern)라고 한다. 모아레 무늬가 나타나는 이유는 모니터와 카메라의 픽셀 크기 차이때문에 발생한다. 2023. 6. 13.
피겨 스케이트에서 각운동량 보존법칙 각운동량 보존법칙은 각운동량은 보존된다는 법칙이다. 각운동량은 다음 식과 같다. 각운동량은 관성모멘트 I와 각속도 w의 곱이다. 피겨 스케이트 선수가 제자리에서 회전을 할때 팔을 펼쳤을 때와 팔을 접었을 때의 관성 모멘트는 다르다. 팔을 펼쳤을 때 관성 모멘트가 더 크다. 피겨 스케이트 선수가 회전할 때 팔을 펼쳤을 때와 접었을 때 각운동량은 보존되기 때문에 동일하다. 각운동량은 동일한대 관성 모멘트는 바뀌기 때문에 각속도가 변한다. 팔을 펼친 후 팔을 접으면 회전속도가 빨라진다. 이런 현상은 공원에 있는 아래 사진과 같은 운동기구에서 실험할 수 있다. 팔을 펼친 후 회전하다 팔을 접으면 회전속도가 빨라진다. 2023. 5. 31.
충격량이 크다는 의미 충격량은 운동량의 변화율로 정의한다. 충격량 공식은 다음과 같다. 충격량이 크다는 것은 다음의 의미와 같다. - 운동량의 변화가 큼 - 속도의 변화가 큼 - 가속도가 큼 - 받는 힘이 큼 시속 60km로 달리는 자동차가 콘크리트 벽에 부딪쳤을 때와 모래 벽에 부딪쳤을 때를 비교할 때 콘크리트 벽에 부딪쳤을 때 속도 변화가 더 크기 때문에 충격량도 더 크다. 2023. 5. 20.
수소의 동위원소 종류 수소의 동위원소 종류는 다음과 같다. 수소 동위원소 특징 경수소 (Protium) 양성자 1개 (1H) 일반적인 수소 자연 존재비 99.985% 중수소 (Deuterium) 양성자 1개 중성자 1개 (2H) 이중수소라고도 함 자연 존재비 0.015% 삼중수소 (Tritium) 양성자 1개 중성자 2개 (3H) 방사선 물질 (베타선 방출) 자연 존재비 미량 2023. 5. 20.
이산화규소 분자 구조 이산화규소(SiO2)의 분자 구조는 다음과 같다. 이산화규소는 다양한 결정 구조를 가진다. 아래 그림과 같은 결정구조를 가질 때 실리컨 원자 하나에 4개의 산소 원자가 연결된다. 2023. 1. 23.
회전 운동의 파워와 에너지 다음과 같은 원판이 초기에는 정지하고 가속한 후 정속 회전 후 다시 감속하여 정지한다. 이 때, 각속도와 토크와 파워와 에너지는 다음과 같다. 가속할때는 원판으로 파워가 들어가고 감속할 때는 원판에서 파워가 나온다. 위 그래프에서 다음 식이 성립한다. ☞ 회전운동 에너지 ☞ 관성 모멘트 2022. 12. 27.
젤라틴 성분 젤라틴(Gelatin)은 여러 종류의 아미노산으로 구성된다. 아미노산은 단백질을 구성하는 물질이다. 젤라틴의 성분은 다음과 같다. 아래 성분은 모두 아미노산이다. 프롤린 12% 하이드록시프롤린 12% 글리신 22% 글루탐산 10% 아르기닌 8% 아스파르트산 6% 알라닌 9% 그외 아미노산 ☞ 아미노산으로 단백질이 합성되는 원리 2022. 12. 25.
솔리톤 뜻 일반적인 파도는 외부에 에너지가 없으면 전진함에 따라 조금씩 약해지고 결국은 사라진다. 하지만, 솔리톤(Soliton, Solitary wave)은 특정 조건에서 파동이 약해지지 않고 에너지를 잃지 않고 계속 전진하는 파동을 의미한다. 1834년 존 스콧 러셀이 운하의 파도를 관찰하면서 특정 조건에서 파도가 사라지지 않고 계속 전진하는 것을 보고 최초로 솔리톤을 발견하였다. 솔리톤은 파도뿐만 아니라 모든 파동에서 발생한다. 광섬유 통신에서 빛은 솔리톤으로 손실없이 장거리를 전송할 수 있다. 2022. 12. 25.
바닷물에 소금이 많은 이유 바닷물에는 소금(염화나트륨), 황산염, 마그네슘, 칼슘, 칼륨 등 다양한 성분이 있다. 그 중 소금이 85.6%으로 가장 많다. 처음에는 바닷물에 미네랄이 많지 않았다. 하지만, 바닷물이 증발하여 빗물로 육지에서 미네랄과 함께 유입되었다. 시간이 갈수록 육지에서 유입되는 미네랄이 누적되어 미네랄 농도가 증가하였다. 육지에서 유입되는 미네랄에는 소금보다 다른 성분이 더 많다. 하지만, 다른 성분들은 쉽게 바닥으로 침전되는 반면 소금은 쉽게 침전되지 않아 지금 현재 바닷물에 소금 성분이 가장 많다. 육지에서 유입되는 미네랄은 누적되기 때문에 시간이 갈수록 바닷물은 점점 더 짜진다. 2022. 12. 24.
사람과 동물이 소금을 먹는 이유 사람을 포함한 모든 동물은 소금을 먹어야 한다. 동물은 바다에서 진화되어 왔기때문에 동물의 세포는 바닷물 환경에 맞게 만들어졌다. 동물의 혈액은 바닷물과 성분이 비슷하다. 바닷물에 녹아 있는 미네럴의 85.6%가 소금이고 인간 혈액의 미네랄의 86%가 소금이다. 하지만, 농도는 바닷물이 3배정도 높다. 바닷물의 소금 농도는 계속 증가했는데 인간 혈액의 농도는 과거 그대로 유지했기 때문이다. 육식동물은 다른 동물로부터 소금을 섭취하고 초식동물은 암염 등에서 소금을 섭취한다. 동물은 체내에 흡수된 소금이 쉽게 빠져나가지 않도록 콩팥에서 거른다. 그래서, 소금을 매우 적게 섭취해도 생존할 수가 있다. 2022. 12. 24.
유리가 투명한 이유 빛이 물질에 부딪치면 다음의 3가지 중 한가지로 반응하다. 1. 흡수 : 빛이 물질에 흡수 2. 반사 : 빛이 반사 3. 통과 : 빛이 통과 물질의 원자에서 빛을 받으면 전자궤도가 높은 에너지로 올라가면서 빛을 흡수한다. 그리고, 올라간 에너지가 다시 낮은 에너지 궤도로 내려오면서 빛을 반사한다. 빛의 에너지가 전자궤도를 올릴만큼 크기 않다면 빛은 통과하게 된다. (빛의 에너지는 주파수에 비례한다) 대부분의 고체물질에서는 빛이 흡수와 반사를 한다. 빛의 주파수에 달라지는 흡수와 반사에 따라 물질의 색깔이 달라진다. 유리는 가시광선의 에너지로는 전자궤도를 올리지 못하기 때문에 투명하게 보인다. 하지만, 자외선의 에너지는 전자궤도를 올리기 때문에 자외선은 차단한다. 유리를 포함한 물질의 원자핵과 전자는 원자.. 2022. 12. 11.
달과 화성 사진 달과 화성이 일직선상에 있는 시기는 300년 동안 5번 발생한다. 2022년 올해와 2059년과 2078년에 일어난다. 2022년 12월 8일 저녁 7시쯤의 달과 화성 사진 (갤럭시 S22) 2022. 12. 9.
물의 전기분해에 수산화나트륨을 넣는 이유 물의 전기분해 구성은 다음 그림과 같다. 그림 오른쪽의 음극에서는 다음 식과 같이 물과 전자가 결합하여 수소와 수산화이온( OH-)이 된다. 그림 왼쪽의 양극에서는 수산화이온에서 전자를 뺏기고 산소와 물이 된다. 전자는 전선을 통해 양극에서 음극으로 이동한다. 이 때 음극에서 생성된 수산화이온은 양극으로 이동해야 한다. 하지만, 순수한 물은 이온화가 거의 되지 않기 때문에 수산화이온이 이동하기 어렵다. 물에 수산화나트륨(NaOH)를 넣으면 수산화 나트륨이 이온화하면서 물속에 수산화이온( OH-)이 생성된다. 물속에 수산화이온이 펴져 있으면 음극에서 생성된 수산화이온이 양극으로 이동할 수 있다. 정확하게는 음극에서 수산화이온이 생성되면 물속의 수산화이온을 밀어내여 양극 근처의 수산화이온이 산소와 물과 전자.. 2022. 12. 6.
떨어지는 고양이 자세 잡는 방법 떨어지는 고양이 문제(Falling Cat Probelem)는 1894년 프랑스의 에티엔 쥘 마레가 떨어지는 고양이를 연속촬영하여 처음 밝혀내었다. 아래 그림처럼 떨어지는 고양이는 누운 자세에서 떨어져도 땅에 착지할 때는 발이 아래로 향하도록 방향을 돌린다. 아래 그림처럼 앞다리와 뒷다리 몸통을 반대로 돌리면 다리가 바닥으로 향하지만 몸통이 꼬이는 문제가 있다. 실제 고양이는 몸통이 꼬이지 않는다. 떨어지는 고양이는 각운동량 보존법칙을 이용한다. 떨어지는 고양이는 우선 앞다리를 접고 뒷다리는 펴고, 몸통을 돌린다. 앞다리는 접었기 때문에 관성모멘트가 작고 뒷다리는 폈기 때문에 관성모멘트가 크다. 그래서, 앞다리는 많이 회전하지만 뒷다리는 조금 회전한다. 이 상태에서 이번에는 반대로 앞다리는 펴고 뒷다리는.. 2022. 12. 4.
각운동량 보존법칙 각운동량 보존법칙은 에너지 보존법칙과 비슷하게 각운동량은 항상 보존된다는 법칙이다. 각운동량은 다음 식과 같다. 여기서, L은 각운동량, I는 관성 모멘트, ω는 각속도이다. 각운동량 보존법칙을 설명할 때 흔히 피거스케이트 선수를 예를 든다. 피거스케이트 선수가 팔을 접고 스핀을 돌면 다음과 같다. 피거스케이트 선수가 팔을 펴고 스핀을 돌면 다음과 같다. 이때 각운동량 L은 동일하고 관성모멘트는 팔을 폈을 때 더 크다 (L2>L1). 그래서, 스핀 속도는 팔을 폈을 때 더 낮아진다 (ω2 2022. 12. 4.
상대성 이론 - 로렌츠 부스트 뜻 상대성 이론에서 로레츠 변환(Lorentz Transformation)은 Rotation과 Disaplcement와 Uniform motion의 3가지 종류가 있다. 1) Rotation 좌표계 사이의 회전변환 x' = cosθ x + sinθ y y' = -sinθ x + cosθ y 2) Displacement 좌표계 사이에 일정 상수만큼 차이 x' = x - d 3) Uniform Motion 한 좌표계가 일정한 속도로 이동 x' = x - vt 로렌츠 부스트(Lorentz Boost)는 로렌츠 변환 중 Uniform Motion을 의미한다. x축 방향 로렌츠 부스트일 때 변환식은 다음과 같다. 2022. 11. 21.
상대성이론 - 고유시간 시공간에서 한 입자가 이동할때 괘적은 다음 그림과 같다. 입자의 시공간 간격은 다음과 같다. 입자의 고유시간(Proper Time)은 다음과 같이 정의한다. 고유시간은 이동하는 입자에서 측정되는 시간을 의미한다. 입자가 A에서 B로 이동할 때 고유시간은 다음과 같다. 위 식은 다음과 같이 쓸수 있다. 고유시간 τAB는 정지한 시간 tAB보다 다음의 비만큼 작다. 이동하는 입자의 시간은 느리게 흐른다. 고유시간 계산예 입자가 P에서 A까지 1초동안 v의 속도로 이동할 때 시공간에는 다음과 같다. 고유시간은 다음과 같이 계산한다. 정지 좌표계에서는 1초동안 이동했지만 이동하는 입자에서는 1초 이상의 시간이 흐른다. 2022. 11. 19.
상대성이론 - 시공간 간격과 광추 다음 그림과 같은 시공간에서 사건 P와 사건 A가 있다. 사건 P와 사건 A 사이의 시공간 간격은 다음과 같다. Δy와 Δz는 0이기 때문에 다음과 같이 쓸 수 있다. 다음 그림과 같이 cΔt와 Δx가 같다면 시공간 간격 Δs는 0이 된다. 다음 그림과 같은 시공간에서 사건 A가 X 자 모양의 선에서 발생할 때 Δs는 0이고 두 사건 간격을 null separated이라고 한다. 사건 A가 영역 1 또는 2에서 발생할 때 timelike separated이라고 하고 영역 3 또는 4에서 발생할 때 spacelike separated이라고 한다. 다시 정리하면 다음과 같다. 시공간에서 Δs는 0인 null separated된 사건들의 집합을 광추(Light Cone) 또는 광원뿔이라고 한다. 2차원 공간과.. 2022. 11. 18.
상대성이론 - 거울반사 다음 그림과 같이 좌표계 x'-y'는 정지해 있고 x-y 좌표계는 V의 속도로 이동한다. x-y 좌표계에 거울이 있고 거울 사이로 빛이 반사된다. x-y 좌표계가 이동할 때 빛의 괘적은 다음 그림의 빨강선이다. x'-y' 좌표계에서 빛이 이동하는 거리는 다음과 같다. Δx'는 x'-y' 좌표계에서 사건 A와 사건 C 사이의 거리이다. x'-y' 좌표계에서 사건 A와 사건 C 사이의 시간은 다음과 같다. 위 식에서 빛의 속도 c를 나누어 구한다. x-y 좌표계에서 사건 A와 사건 C 사이의 시간은 다음과 같다. 위의 Δt'와 Δt에서 L를 소거하여 정리하면 다음과 같다. x-y 좌표계에서 Δx는 0이기 때문에 다음과 같이 쓸수 있다. Δx는 x-y 좌표계에서 사건 A와 사건 C 사이의 거리이다. 위 식은 .. 2022. 11. 17.
상대성이론 용어 - 시공간, 사건, 세계선 상대성 이론에서 사용되는 시공간, 사건, 세계관의 정의는 다음과 같다. 3차원 공간과 시간을 합친 4차원 공간을 시공간(Spacetime)이라고 한다. 시공간의 한 점에서 사건(Event)이 일어난다. 다음 그림의 P가 사건이 일어난 장소와 시간이다. 어떤 자료에서는 점 P를 사건이라고도 한다. 한 입자가 시공간을 이동하는 궤적을 세계선(World line)이라고 한다. (다음 그림의 빨강선) 시공간에서 시간축은 t이지만 ct로 나타내면 좀 더 편리하게 사용할 수 있다. 2022. 11. 15.
한국 대학의 물리학과 커리큘럼 한국 대학 물리학과의 일반적인 커리큘럼은 다음과 같다. 학년 과목 1 미분적분학 일반물리학 2 고전역학 전자기학 현대물리학 수리물리학 3 양자역학 열 및 통계역학 상대성 이론 광학 4 고체물리학 천체물리학 핵 및 입자물리 2022. 10. 10.
빛과 색의 3원색 빛의 삼원색 빛의 삼원색은 빨강, 초록, 파랑이다. 그래서, 모니터에는 RGB가 사용된다. 색의 삼원색 색의 삼원색은 물감을 사용할 때로 자홍(Magenta), 청록(Cyan), 노랑(Yellow)이다., 흔히, 빨강, 파랑, 노랑이라고도 말하기도 하는데 정확한 말은 아니다. 빛과 색의 삼원색 삼원색이란 삼원색을 섞어 다른 모든 색을 만들수 있다. 하지만, 다른 색을 섞어서는 삼원색을 만들수 없다. 빛의 삼원색과 색의 삼원색이 다른 이유는 다음과 같다. 빛은 그대로 눈으로 들어오지만 물감은 반사되어서 눈으로 들어오기 때문이다. 빨강 물감은 빨강색 빛을 반사하고 다른 색 빛은 흡수하는 물질이다. 빛의 삼원색은 가색혼합(Additive mixing)이 되고 색의 삼원색은 감색혼합(Subtractive mix.. 2022. 10. 2.
카페인 분자식 카페인(Caffeine)의 분자식은 다음과 같다. C8H10N4O2 카페인의 분자 구조는 다음과 같다. 2022. 9. 25.
커피 카페인 두통 카페인은 뇌 혈관을 수축시키기 때문에 두통을 완환한다. 평일에 커피를 매일 마시는 사람이 주말에 커피를 마시지 않으면 수축되었던 뇌 혈관이 확장하면서 두통이 온다. 이러한 두통을 막기위해서는 평소에 커피를 줄이는 것이 좋다. 두통때문에 주말에 다시 커피를 마시면 카페인 중독이 심해진다. 두통이 심할때는 커피보다 두통약을 먹는 것이 좋다. 카페인은 커피외에도 박카스와 같은 에너지음료, 콜라, 초콜렛, 녹차 등에도 들어있기 때문에 이러한 음식을 먹을 때는 카페인 중독에 주의해야 한다. 2022. 9. 25.
자연과학과 정치 자연과학은 이론과 실험과 관찰로 검증되며 매우 객관적이고 주관적인 요소나 정치가 없을 것으로 생각한다. 하지만, 어떠한 새로운 이론이 나왔을 때 그 이론이 인정되기 위해서는 많은 과학자의 지지를 받아야 한다. 정치에서 많은 지지를 얻는 사람이 권력을 잡는 것처럼 과학자로부터 많은 지지를 많아야만 새로운 이론이 받아들여진다. 실험과 관찰이 있기 때문에 정치적인 요소가 없을 것으로 생각하지만 실제는 명백한 실험 결과가 있어도 여러가지 이유로 받아들여지지 않는 경우가 있다. 무명의 과학자의 이론보다 유명한 과학자의 이론이 더 잘 받아들여지는 것과 같이 사람들은 순수하게 이론 자체만으로 판단하지 않는다. 갈릴레오가 많은 증거를 보이며 지동설을 주장했지만 정치논리로 받아들여지지 않았다. 자연과학에 이러한 문제가 .. 2022. 9. 18.
그리스 문자 그리스 문자 Α α alpha, 알파 Β β beta, 베타 Γ γ gamma, 감마 Δ δ delta, 델타 Ε ε epsilon, 엡실론 Ζ ζ zeta, 제타 Η η eta, 에타 Θ θ theta, 쎄타 Ι ι iota, 이오타 Κ κ kappa, 카파 Λ λ lambda, 람다 Μ μ mu, 뮤 Ν ν nu, 뉴 Ξ ξ xi, 크스 Ο ο omicron, 오미크론 Π π pi, 파이 Ρ ρ rho, 로 Σ σ sigma, 시그마 Τ τ tau, 타우 Υ υ upsilon, 입실론, 윕실론 Φ φ phi, 파이 Χ χ chi, 카이 Ψ ψ psi, 프사이 Ω ω omega, 오메가 2022. 9. 16.
많이 사용하는 일반상대성 이론 교과서 대학 교과서 대학에서 많이 사용하는 일반상대성 이론 교과서는 아래 2개이다. 1) Gravity : an introduction to Einstein’s general relativity (James B. Hartle) - 처음 상대성이론을 공부할 때 적합하다. 2) Spacetime and Geometry : An Introduction to General Relativity (Sean M. Carroll) - Hartle 책보다 조금 수준이 높다. - 일반상대성이론을 처음 공부할때 사용하기에는 적합하지 않다. - 필요한 수학에대한 설명이 없기 때문에 관련 수학을 미리 공부한 후 봐야한다. Open Syllabus Open Syllabus의 상대성 이론 교과서 순위는 다음과 같다. Norbert Str.. 2022. 9. 5.
태풍 이름 규칙 태풍 이름은 14개 국가에서 지정한 10개 이름을 순서대로 사용한다. 아래 표의 좌상단에서 아래로 Damrey - Haikui - Kirogi 순서로 사용한다. 태풍으로 피해를 입은 국가는 ESCAP/WMO 태풍 위원회 회의에서 그 이름을 제외해 달라는 요구를 할 수 있다. 2022년 9월 초의 태풍은 라오스 5번열의 힌남노이다. 힌남노는 라오스의 국립공원 이름이다. 2022. 9. 4.
태양과 지구사이 거리 태양과 지구 사이 거리는 1억 4960만 km이고 태양의 지름은 139만2천 km이다. 태양 지름과 지구사이의 거리의 비는 약107배이다. 태양 지름과 지구 사이의 거리를 실제 비율로 그리면 다음과 같다. 태양계의 태양과 행성들 사이는 생각보다 매우 멀리 떨어져 있고 태양계 대부분의 공간은 비어 있다. 2022. 9. 3.
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