비문학 독서

정전기 1). 대전열이란, 서로 접촉하거나 문질렀을 때 어떤 물질이 (+)로 대전되고, 어떤 물질이 (-)로 대전되는지를 순서대로 나타낸 것이다. 그 순서에는 금속도 포함되고, 사람 피부도 포함될 수 있다. (+) 석면 - 토끼 털가죽 - 유리 - 운모 - 양털 - 석영(수정) - 고양이 털가죽 - 납 - 실크 - 알미늄, 사람의 피부 - 솜 - 나무 - 호박 - 구리 - 고무 - 황 - 셀룰로이드 (-) 위 대전열에서 사람에게 가장 전기가 발생되기 어려운 물질은 무엇인가? ▶답 : 알루미늄 2). 만일 어떤 사람이 털옷으로 된 외투를 입었다면 속내의로 어떤 것을 입는 것이 좋을까? 그 이유는 무엇인가? ▶답 : 털옷은 (+)전기가 발생하므로 (-)전기가 발생될 수 있는 솜으로 된 옷을 내의로 입는 것이..

관성의 법칙 1). 코페르니쿠스가 주장한 지동설은 초기에 반대론자들에 의해 다음과 같은 반박을 받았다. "지구가 자전한다면 지구상에는 항상 동풍이 불어야 할 것이다.", "위로 던져진 물체는 항상 서쪽으로 치우친 상태로 떨어져야 할 것이다." 만일 제군이 코페르니쿠스라면 어떻게 해명할 것인가? ▶답 : 관성의 법칙으로 설명 가능: 버스 위에서 물체를 연직 상방으로 던졌을 때, 이 물체가 버스가 지나간 후 떨어지지 않고 던진 위치에 떨어지는 것을 관찰할 수 있다. 이는 물체가 이미 버스와 함께 일정한 속력으로 수평 운동을 하고 있었음을 의미한다. 그래서 수직방향으로 물체를 던지면 이 방향으로는 중력의 영향으로 연직 상방 운동을 하지만 수평 방향으로는 등속도 운동을 하게 된다. 즉, 지구가 자전을 하면 위로..

유체와 운동 제3법칙 1). 컵 속에 물을 넣어서 무게를 잰 다음 물 속에 손가락을 넣으면 저울에 걸리는 무게는 어떻게 될까? ▶답 : 그림의 ①과 같이 사람이 손을 놓고 물통 바닥에 서면 몸무게가 저울 눈금에 더 가산되어 나타날 것이다. 헤엄을 치고 있다면 어떨까? 역시 몸무게가 더 나가게 될 것이다. 그럼 그림의 ③과 같이 밧줄에 매달리는 경우 몸무게는 전부 밧줄에 걸려 버리는 걸까? 탕 안에 있으면 몸무게가 가볍게 느끼는 것처럼 밧줄에 걸리는 무게는 줄어든다. 그 사람의 몸무게보다 훨씬 가벼워진다. 그럼 몸무게에서 밧줄에 걸린 힘을 뺀 차이는 어디서 받고 있는가? 물이다. 물이 부력으로 이 사람을 위로 들어 올려 주고 있다. 물이 사람에게 힘을 작용하면, 작용과 반작용의 법칙에 의해 사람 역시 물에..

작용․반작용 역학 1). 다음과 같이 어떤 사람이 주장하고 있다고 하자 "말이 마차를 끌려고 당기는 힘만큼 마차도 말을 뒤로 끌어당길 것이고 그 힘의 크기는 말이 마차를 끄는 힘의 크기와 정확히 비례한다. 이것이 바로 뉴턴의 제3법칙이라고 말하는 내용이다. 따라서 말은 앞으로 마차를 절대 끌 수 없다." 제군은 어떻게 이 말의 논리를 반박하여 말로 하여금 마차를 끌도록 하겠는가? ▶답 : 먼저 힘의 평형은 합력이 0이 되었을 때를 말하며, 한 물체에 두 개 이상의 힘이 작용하였으나 실제로는 작용한 힘이 없는 것처럼 보이는 경우를 말한다. 작용, 반작용은 두 물체 사이에 힘이 작용하는 것을 설명하기 위한 것으로 만유 인력이나 전기력과 같이 두 물체 사이에 하나의 힘으로 인력이나 척력이 작용하는 것을 설명하..

마찰열 1). 물체를 마찰하면 그 물체에는 어떤 현상이 나타나는가? ▶답 : ① 열이 발생한다. ② 정전기가 발생한다. 2). 특히 고속으로 움직이는 비행기는 공기나 지면과의 마찰이 매우 크다. 이러한 비행기에서의 문제를 어떻게 해결할 수 있을까? ▶답 : 비행기에서 발생하는 대부분의 열은 복사열 방출 혹은 공냉식으로 발산된다. 그러나 고압의 정전기는 이로 인한 불꽃방전이 생기지 않도록 하기 위하여 타이어를 만들 때 전기가 통하는 특수 고무를 사용하여 지면에 닿는 순간 땅으로 방전시킨다. 3). 인류가 최초로 달에 착륙하기 전, 미 항공우주국(NASA)의 여러 과학자들은 달표면 바로 위에 떠있는 먼지층에 의해 달 착륙선이 휘말려들 가능성에 관해 우려를 표시했었다. 대전 된 먼지 또는 전자들이 떠 있을 수..

열에너지 1). 열은 고온부분에서 저온 부분으로 이동한다. 이러한 열은 어떻게 이동할까? 그 전달하는 방법을 설명해 보아라. ▶답 : 물질입자의 진동이나 이동에 의하여 이웃하는 입자에 전달한다. 전도 →고체, 대류 → 액체, 기체, 복사 → 열입자의 직접 이동 2). 석유난로 위의 온도는 몇 도나 될까요? 난로 위 5-10cm 정도 위에 손을 가져가 보고 온도를 어림짐작해보세요. 70도? 80도? 아마도 이 정도로 느끼실 겁니다. 그러나 실제로 온도계로 재어보면 120-130도 정도 됩니다. 100도의 물에 손을 담그면 금방 화상을 입는데 이보다 더 고온인 난로 위에 손을 가져가도 화상을 입지 않습니다. 왜 이렇게 될까요? ▶답 : 차가운 곳에 있던 손을 온도가 120-130도 되는 난로 위로 가까이 가..

주머니 난로 1). 쌀쌀한 겨울. 주머니 난로는 정겹다. 매캐한 냄새도 없고 크지도 않으면서 시린 손을 따뜻하게 해줘 요즘 청소년들에게 선풍적인 인기를 끌고 있다. 시중에 유통되고 있는 것은 분말형과 액체형 등 두 가지. 이들은 외부에서 불씨나 연료를 공급받지 않으면서도 열을 낸다 그 원리를 설명해 보아라. ▶답 : 분말형은 순도가 높은 쇳가루와 소금. 활성탄을 섞어 만든다. 쇳가루가 산소와 결합해 벌겋게 녹슬 때 열이 나는 원리를 이용한다. 평상시 철이 녹 쓸 때 열을 느끼지 못하는 것은 녹스는 과정이 오랜 시간에 걸쳐 일어나기 때문. 그러나 손난로의 경우 열을 한꺼번에 많이 내도록 쇳가루의 녹스는 속도를 아주 빠르게 했다. 녹스는 속도를 촉진하는 역할은 소금과 활성탄이 맡고 있다. 최고 68℃까지 뜨..

에너지 보존에 대한 질문들 1). 에너지의 종류에는 어떤 것이 있는가? ▶답 : 전기, 자기, 생물, 화학, 열, 소리, 빛, 마찰, 역학, 핵, 복사에너지 등 2). 에너지 보존법칙이란 무엇인가? 그 범위를 명시하라. ▶답 : 우주 전체의 에너지 총량은 변하지 않고 늘 일정한 량을 가지고 있다는 것이다. 3). 역학적 에너지란 무엇을 말하는가? ▶답 : 운동에 관계되는 에너지로 운동에너지와 위치에너지를 말한다. 4). 역학적 에너지가 보존되는 경우의 예를 들어 보라. ▶답 : 마찰이 없는 경우는 현실적으로 있을 수가 없다. 따라서 공기가 없는 우주 공간에서 자유낙하하는 물체는 정확히 역학적 에너지가 보존된다고 말할 수 있다. 5). 동일한 거리를 걸어서 이동하는 경우와 자전거를 타고 이동하는 경우 어느..

광통신에 대해 설명하라. ▶답 : 음성 정보뿐 아니라, 문자나 그림, 영상 정보까지 교환하려면 정보의 양이 많아서 전기통신으로는 불가능하여 점차 광통신으로 바뀌고 있습니다. 광통신을 위해서는 음성이나 영상 정보을 가진 전기 신호를 받아 레이저광으로 전환시키는 장치와 이것을 효과적으로 전송하는 전송수단, 전송된 빛을 다시 받아 그것을 전기신호로 바꾸는 장치가 필요합니다. 여기에서 빛의 전송 수단으로 사용되는 것이 바로 광섬유입니다. 광섬유는 마법의 실입니다. 머리카락 굵기 정도의 섬유로 무려 1만 2천 회선 이상의 통신을 할 수 있습니다. 광섬유는 빛의 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 들어갈 때 어떤 각도 이상이 되면 굴절해 들어가지 못하고 모두 반사하는 전반사의 원리를 이용한 것입니다. 광섬유의 단면을..

항해 중인 배의 돛대 맨 끝에 수상쩍은 불이 가끔 나타나는 데, 선원들은 나쁜 일의 징조라 하는데 이 불을 세인트 엘모의 불(도깨비 불)이라 한다. 이 세인트 엘모의 불은 어떻게 생기는가? ▶답 : 세인트 엘모의 불은 강력한 전기 현상이라고 알려져 있습니다. 넓은 동판 위에 끝이 날카로운 바늘을 가까이 접근시켜 둡니다. 바늘에는 플러스, 동판에는 마이너스의 전기로 하여 1만 5천 볼트 이상의 전압을 가하면 바늘 끝에 푸르스름한 불꽃이 나타나고 희미한 소리가 납니다. 도깨비불도 세인트 엘모의 불과 같은 것이며 도깨비불의 경우 많은 불이 나란히 줄지어 있는 것은 공기 중에서 빛이 몇 번이나 굴절해서 많이 있는 듯이 보이기 때문이다. 세인트 엘모의 불은 저기압의 접근으로 대기가 불안정하게 되고 지상의 전압이 ..

초전도현상의 원인을 규명한 B. C. S이론은 어떤 것인가? ▶답 : Bardeen, Cooper, Schrieffer 세 사람이 발표한 이론으로 세 사람의 이니셜을 따서 "B.C.S이론"이라 했으며 이 이론의 핵심은 두 개의 전자가 쌍(Cooper pair)을 이룬다는 것입니다. 초전도 상태에서 전기저항이 0이 되는 것은 전자쌍이 어느 정도의 평균 속도로 나아가고 있을 때 한 개의 전자가 저항을 받아도 쌍으로는 전기저항을 받지 않는다는 것이며 결국 평균속도는 떨어지지 않습니다. 상식적으로 생각하면 전자끼리는 반발하는 일은 있어도 서로 끌어 당겨 쌍을 이룰 수 없는 것처럼 보입니다. 어떤 전자가 격자 사이를 통과할 때 그것을 따라서 주위의 이온핵이 모여듭니다. 이 이온핵에 이번에는 다른 전자가 끌려옵니다..

초전도체에 대해 말하시오. ▶답 : 1911년 네델란드의 물리학자 온네스에 의해 초전도체를 발견하였습니다. 1908년 기체 헬륨을 압축하여 절대온도 4K에서 액체 헬륨을 만드는데 성공했으며, 이 액체 헬륨을 이용하여 물질의 온도를 절대 온도 0도에 가깝게 냉각시킬 수 있었습니다. 그래서 수은을 저온으로 냉각시키면서 전기저항을 측정하던 중 액체 헬륨의 기화 온도인 4.2K 근처에서 수은의 저항이 급격히 감소하는 것을 보았습니다. 이렇게 저항이 사라지는 물질을 초전도체라 합니다. 마이스너, 오센펠트에 의해 초전도체가 단순히 저항이 없어지는 것뿐만 아니라 초전도체 내부의 자기장을 밖으로 내보내는 마이스너 효과가 나타남을 알았습니다. 어떤 특정온도인 임계온도이하에서 저항이 완전히 사라지고 내부에 자기장이 존재하..