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무중력의 원리 (수직항력, 자유낙하, 질량측정)

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솔직히 저도 오랫동안 무중력이라는 말을 들으면 그냥 '중력이 없는 상태'라고 생각했습니다. 우주정거장에서 우주인들이 둥둥 떠다니는 모습을 보면 지구의 중력이 우주에서는 사라지는 것처럼 느껴졌기 때문입니다. 그런데 이번에 무중력과 자유낙하에 관한 이야기를 자세히 살펴보면서 제가 이 개념을 완전히 잘못 이해하고 있었다는 사실을 알게 됐습니다. 가장 놀라웠던 건 국제우주정거장에 있는 우주인들도 사실 지구의 중력을 상당히 강하게 받고 있다는 점이었습니다. 중력이 없어서 떠 있는 것이 아니라, 우주정거장과 우주인이 함께 계속 지구를 향해 떨어지고 있기 때문에 무중력처럼 보이는 것이었습니다. 처음에는 조금 복잡하게 느껴졌지만, 하나씩 알아갈수록 오히려 '아, 그래서 우주인이 떠 있는 거구나'라는 생각이 들었습니다. 이번 글에서는 우리가 평소 당연하게 생각했던 무중력의 개념부터 궤도운동, 그리고 우주정거장에서 물체의 질량을 어떻게 측정하는지까지 살펴보겠습니다. 알고 나면 우주를 바라보는 시선이 조금 달라질 만한 이야기들입니다. 목차 우리가 중력을 느끼는 진짜 이유는 따로 있었다 우주정거장은 사실 지금도 계속 떨어지고 있다 무중력에서는 저울이 작동하지 않는다? 무중력을 알아보고 나니 우주가 조금 다르게 보였다 자주 묻는 질문 우리가 중력을 느끼는 진짜 이유 '수직항력' 중력을 어떻게 느끼느냐고 물으면 대부분 '몸이 무거워서'라고 생각할 것입니다. 저 역시 그렇게 알고 있었습니다. 그런데 이번 내용을 살펴보면서 우리가 실제로 느끼는 것은 중력 자체가 아니라 중력 때문에 생기는 또 다른 힘이라는 설명이 상당히 인상적이었습니다. 그 힘이 바로 수직항력(Normal Force) 입니다. 수직항력이란 물체가 바닥이나 의자 같은 면에 접촉해 있을 때, 그 면이 물체를 수직 방향으로 밀어내는 힘을 말합니다. 지구가 우리 몸을...

SF영화 과학 오류 (우주폭발, 스파이더맨, 과학 고증)

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SF 영화를 볼 때 저는 그동안 화면에 나오는 장면을 거의 그대로 받아들이는 편이었습니다. 우주선이 폭발하면 "와, 멋있다"고 생각했고, 우주 전투에서 미사일이 터지면 당연히 폭발음이 들리는 것으로 받아들였습니다. 스파이더맨이 건물 벽을 자유롭게 타고 올라가는 것도, 앤트맨이 작아진 상태에서 사람들과 자연스럽게 대화하는 것도 영화니까 가능한 설정이라고만 생각했죠. 그런데 과학자의 시선으로 SF 영화를 바라보는 이야기를 접하고 나니 조금 달라졌습니다. 평소에는 아무렇지 않게 지나쳤던 장면 하나하나에 물리학과 천문학, 생물학적인 질문이 숨어 있었습니다. 물론 SF 영화가 과학적으로 완벽해야 하는 것은 아닙니다. 오히려 현실에서는 불가능한 상상력을 보여주는 것이 SF의 매력이기도 하니까요. 다만 영화 속 과학적 오류를 하나씩 알고 나면 오히려 영화를 보는 재미가 더 커지는 것 같습니다. "이 장면은 현실에서는 왜 안 될까?"라는 생각을 하다 보면 영화가 단순한 오락을 넘어 과학을 생각하게 만드는 계기가 되기도 합니다. 이번에는 SF영화를 주제로 한 흥미로운 과학 이야기 영상을 보고 정리해봤습니다. 목차 우주에서 폭발음이 들린다고? 알고 보면 가장 익숙한 과학 오류 스파이더맨은 벽보다 거미줄이 더 현실적인 문제일지도 모른다 과학 고증이 뛰어난 SF 영화도 생각보다 많았다 SF 영화의 과학 오류를 알고 나니 오히려 영화가 더 재미있어졌다 자주 묻는 질문 함께 읽으면 좋은 글 우주에서 폭발음이 들린다고? 알고 보면 가장 익숙한 과학 오류 SF 영화에서 가장 흔하게 등장하는 장면 중 하나가 우주선 폭발입니다. 특히 거대한 우주선이 미사일을 맞고 커다란 화염을 내뿜으며 폭발하는 장면은 너무 익숙해서 저도 오랫동안 이상하다고 생각하지 않았습니다. 그런데 현실의 우주는 영화와 상당히 다릅니다. 우주는 기본적으...

물은 그냥 H₂O가 아니었다?( 동위 원소, 초순수, 반도체 세정)

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물은 그냥 물이라고 생각했습니다. 학교에서 배운 것처럼 수소 원자 두 개와 산소 원자 하나가 결합한 H₂O가 물의 전부라고 생각했죠. 그런데 이번에 초순수에 관한 이야기를 접하고 나니 생각이 완전히 달라졌습니다. 이번 내용을 찾아보고 정리하면서 가장 흥미로웠던 점은 물이 단순히 '깨끗하다'는 기준만으로 설명할 수 없다는 사실이었습니다. 동위원소에 따라 성질이 달라질 수도 있고, 불순물을 극도로 제거한 초순수는 일반적인 식수와는 전혀 다른 특성을 보입니다. 평소 아무 생각 없이 마시던 물이 이렇게 복잡한 과학과 산업 기술의 중심에 있다는 사실이 상당히 인상적이었습니다. 목차 물이 다 같은 물이 아니었다? 동위원소 이야기가 가장 신기했다 깨끗할수록 무조건 좋은 물일까? 초순수의 의외의 특징 1리터에 10만 원? 반도체 세정에 초순수가 필요한 이유 이번 내용을 보고 나니 물을 보는 시선이 조금 달라졌다 물이 다 같은 물이 아니었다? 동위원소 이야기가 가장 신기했다 우리는 보통 물을 H₂O라고 배웁니다. 저 역시 물의 분자식은 H₂O이고, 그 이상은 크게 중요하지 않다고 생각했습니다. 그런데 이번 내용을 보면서 가장 먼저 관심이 간 것은 '동위원소'였습니다. 동위원소는 같은 원소이지만 원자핵을 구성하는 중성자 수가 달라 질량이 다른 원자를 말합니다. 수소에도 여러 동위원소가 있는데, 일반적인 수소보다 중성자가 하나 더 있는 듀테륨이 있습니다. 이 듀테륨이 물에 포함되면 중수라고 부르는 물이 만들어집니다. ...

인류는 어디까지 빨라질 수 있나(현실적 한계, 초음속 여객기, 빛의 속도, 빛 보다 빠른 것은 없다)

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100g짜리 계란이 빛의 속도로 충돌하면 방출되는 에너지는 약 10의 16승 줄(J)입니다. 이 수치를 처음 들었을 때 솔직히 숫자가 너무 커서 감이 오질 않았습니다. 그런데 이게 단순히 "엄청 세다"는 이야기가 아니라, 계란이 바위를 뚫기도 전에 접촉과 동시에 에너지 자체가 사방으로 퍼져버린다는 뜻이라는 걸 알고 나서는 좀 다른 충격이 왔습니다. 속도와 에너지, 그리고 물리학의 한계를 이야기할 때 우리가 얼마나 일상적인 직관에 의존하고 있는지를 새삼 느끼게 해준 주제였습니다. 📌 목차 인간이 속도에 집착하는 이유, 그리고 현실적인 한계 계란으로 바위 치기, 빛의 속도라면 가능한가 초음속 여객기와 소닉 붐, 속도보다 어려운 문제 빛보다 빠른 것이 존재할 수 없는 이유 인간이 속도에 집착하는 이유, 그리고 현실적인 한계 마차에서 기차, 자동차, 비행기를 거쳐 이제는 하이퍼루프(Hyperloop)까지. 자료를 찾아보면서 느낀 점은 인간의 이동 수단 역사가 결국 '더 빨리 가고 싶다'는 욕망의 역사와 크게 다르지 않다는 것이었습니다. 하이퍼루프는 저압 또는 진공에 가까운 튜브 안에서 캡슐을 이동시키는 차세대 교통 개념으로, 공기 저항을 크게 줄일 수 있다는 점 때문에 이론적으로 매우 빠른 속도를 목표로 합니다. 흔히 하이퍼루프의 속도를 이야기할 때 시속 1,000km를 훌쩍 넘는 숫자가 등장합니다. 서울에서 부산까지 약 400km라고 단순하게 계산하면 20분도 채 걸리지 않는다는 상상도 가능합니다. 그런데 관련 자료를 조금 더 찾아보면서 저는 처음 들었을 때와는 다른 생각을 하게 됐습니다. '정말 그렇게 빨리 가면 좋은 걸까?'라는 의문이었습니다. 빠르게 달리는 것 자체보다 중요한 것은 출발과 가속, 감속, 정차, 승객의 안전까지 모두 고려해야 한다는 사실입니다. 특히 짧은 노선에서는 최고 속도에 도달하기 위해 긴 가속 ...

과학음모론(아틀란티스, 달착륙, 유사과학)

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솔직히 저도 처음엔 아틀란티스 이야기를 만화 속 판타지 정도로만 받아들였습니다. 그런데 관련 영상을 하나둘 찾아보다 보니 어느새 한 시간이 훌쩍 넘어 있더라고요. 달 착륙 음모론, 물이 말을 알아듣는다는 유사과학까지. 황당하면서도 자꾸 손이 가는 이 음모론들, 과연 어디까지 믿어야 할까요. 📌 목차 아틀란티스와 고대 문명, 왜 자꾸 솔깃해질까 달 착륙 음모론, 어느 쪽이 맞는 건지 따져보면 유사과학과 MBTI, 재미와 맹신 사이 자주 묻는 질문 아틀란티스와 고대 문명, 왜 자꾸 솔깃해질까 제가 처음 아틀란티스를 접한 건 초등학교 때 봤던 공상과학 만화였습니다. 그때는 그냥 신기한 이야기 정도였는데, 어른이 되어서 관련 영상을 다시 찾아보니 여전히 수많은 사람들이 실제로 그 대륙을 찾고 있더라고요. 심지어 평생을 바쳐서 탐사하는 분들도 있다는 걸 알고 적잖이 놀랐습니다. 아틀란티스를 처음 기록한 사람은 철학자 플라톤입니다. 그의 저서 크리티아스에는 대륙의 크기, 위치, 정치제도까지 구체적으로 묘사되어 있습니다. 위치는 헤라클레스의 기둥(Pillars of Hercules), 즉 현재의 지브롤터 해협 너머 대서양 쪽이라고 했죠. 그런데 지질학적으로 보면 유럽·아프리카 서쪽 해안선과 아메리카 동쪽 해안선이 거의 딱 맞아떨어집니다. 판구조론(Plate Tectonics), 그러니까 지구의 지각이 거대한 판 여러 개로 이루어져 있고 오랜 세월에 걸쳐 움직인다는 이론에 따르면 그 사이에 별도의 대륙이 존재했을 가능성은 없다고 합니다. 최근엔 사하라 사막에서 동심원 형태의 지형이 발견되어 아틀란티스 아닐까 하는 학설이 나오기도 했습니다. 제가 그 영상을 봤을 때 솔직히 "오, 이건 좀 그...