여백많은 노트

과학이야기/생활에서

단열유리 - 로이유리 - 원리

집의 유리창이 클수록 전경을 즐길 수 있어서 가능하면 넓은 유리창을 가지고 싶어합니다. 하지만 예전에는 유리창이 넓을수록 여름에는 덥고 겨울에는 추울 수 있어서 창의 크기를 원하는 만큼 넓게 만들 수 없었습니다. 요즘은 단열 유리가 많이 나오면서 전면이 전체 유리로 만들어진 건물을 자주 볼 수 있습니다. 열의전달 열에너지는 전도(conduction), 대류(convection), 복사(radiation)의 세 형태로 전달됩니다. 1. 전도 온도가 높으면 물질을 이루는 분자들이 활발하게 움직입니다. 활발하게 움직이는 분자들이 옆에 있는 분자들과 충돌하면서 에너지를 주는 방식입니다. 냄비 바닥에 렌지 불 위에서 데우면 냄비 속의 음식으로 열이 전달되어 뜨거워지는 이유가 됩니다. 2. 대류 난로에 손을 직접 ..

매직미러 - 반사유리 - 원리

얼마전 아는 이로부터 재미있는 자판기가 있다고 사진을 보내왔습니다. 아이스크림 사진이 한장이 있고 뒤에 거울이 있어 무수히 많은 아이스크림이 있는 것처럼 보이는데 정작 자신의 모습은 거울에 비치지 않는다고 신기해서 사진을 찍었다고 합니다. 매직 미러의 원리 백과사전에서 매직미러를 검색해 보면 알루미늄이나 은을 아주 얇게 발라 만든다고 합니다. 한쪽에서 보면 반대쪽의 물체를 볼 수 있으나, 반대쪽에서는 한쪽의 물체를 볼 수 없으며, 자기 자신이 보이도록 반투명경을 사용해서 만든 거울을 말한다. 유리의 한쪽 면에 알루미늄 등 금속을 진공증착하여 반사율을 50% 정도로 하여 만든다. 밝은 곳의 조도를 100이라고 하고 어두운 곳의 조도를 10이라고 가정합니다. 매직미러의 반사율을 50%라고 하면 밝은 곳에서 ..

현관 3연동 중문의 구조와 원리

여닫이 중문을 사용하면 열었을 때 공간이 많이 필요해서 불편했는데 이사하면서 아주 마음에 드는 현관 중문을 설치했습니다. 3연동 중문이라고 열면 2/3가 다닐 수 있는 공간이 생겨서 참 편리합니다. 움직도르래 이 편리한 중문의 구조를 알기 위해 먼저 간단한 모형을 한번 상상해 봅니다. 천정에 움직도르래(파란색 동그라미)를 달아서 끈의 끝(빨간점)을 잡고 올리면 오른쪽 그림처럼 도르래도 같이 달려 올라갑니다. 빨간 점이 올라간 거리가 도르래가 올라간 거리보다 2배가 됩니다. 현관 3연동 중문 움직도르래의 원리를 생각하면서 현관 중문의 구조를 한번 추측해 보았습니다. 분해해 볼 수 없으니 겉으로 보이는 부분을 보니 가운데 문의 위쪽에 도르래가 보입니다. 이 구조를 상상해서 위에서 본 그림으로 다시 그려 보았..

정전기 방지 팔찌

며칠 전 아는 분이 하고 있는 팔찌가 특이해서 물어보지 정전기 방지 팔찌라고 합니다. 워낙 겨울에 정전기가 많이 생겨 고생했는데 이 팔찌를 하고 나서 너무 좋다고 합니다. 정전기 원리 물체는 양전하와 전자가 많이 들어있지만 있는 개수가 거의 비슷해서 우리는 전기적인 성질을 거의 느끼지 못하고 살고 있습니다. 두 물체를 비비게 되면 전자가 한 물체로 옮겨가게 되면서 하나는 양전하가 많게 되고 하나는 전자가 많아져서 전기적인 성질을 가지게 됩니다. 이것을 정전기라고 부릅니다. 정전기 방지 방법 보통은 몸에 정전기가 생기더라도 공기중의 수분이 많을 때는 보이지 않는 많은 물방울 알갱이를통해서 전기가 흐르게 되어 정전기가 몸에 쌓이지 않습니다. 겨울이 되어 습도가 낮아지고 몸이 건조한 경우에는 전기가 통할 수 ..

휴대폰 절연띠

요즘 휴대폰은 디자인이 매끈하고 깔끔해서 참 잘 만들었다는 생각을 늘 하곤 합니다. 절연띠 테두리에 금속으로 깔끔함을 더 높일 수 있는데 아래 사진에서처럼 플라스틱이 중간에 있어 디자인으로 보자면 흠이라면 흠이라고 할 수 있습니다. 또 떨어트리기라도 하면 이 부분이 가장 잘 부서지기도 합니다. 전자기파 휴대폰에서는 전자기파(우리가 흔히 말하는 전파)를 받아서 작업을 하고 있습니다. 전자기파는 전기장과 자기장이 계속 변하면서 에너지를 수송하는 파동입니다. 빛이나 마이크로파 라디오파도 모두 전자기파의 한 종류이고 진동수가 다를 뿐입니다. 전자기유도 다른 현상으로 보이지만 전자기 유도 현상을 몇번 살펴 보았습니다. 2019/06/28 - [과학이야기/놀이에서] - 자이로드롭 감속장치의 원리 2019/04/20..

센서등의 원리

바쁘다 보면 불끄는 것을 잊어버릴 때가 많습니다. 특히 계단이나 잠깐 지나가는 현관에는 지나갈 때만 켜지고 조금 지나 저절로 꺼지는 센서등을 달면 편리합니다. 화장실에서 손을 대면 저절로 나오는 수돗물의 수도에도 달려있는 센서입니다. 화장실에서 카메라를 켜면 오해받을 수도 있어서 사진을 찍지 못했습니다. 수도의 입구를 들여다보면 센서가 보입니다. 센서의 종류 센서에는 크게 능동형 센서와 수동형 센서 두가지가 있습니다. 지난번 피아노 계단에서 살펴 본 것처럼 빛(적외선)을 내는 부분과 그 빛을 받는 부분, 두 개로 구성된 센서가 능동형 센서라고 부릅니다. 2019/07/09 - [과학이야기/도로에서] - 피아노계단의 원리 수동형센서는 적외선 감지부분만 있는 센서입니다. 수동형 센서 주변보다 온도가 높으면 ..

날개없는 선풍기의 원리

날씨가 더워지기 시작하면서 에어컨도 전원을 꼽고 선풍기도 살펴보았습니다. 지난 가을에 선풍기를 씻어서 넣다가 10년 넘게 사용한 선풍기가 부러지는 바람에 버렸던 것이 이제 생각났습니다. 마트에 가니 선풍기가 여러 종류가 있고 가격대도 천차만별입니다. 리모컨이 있는 선풍기도 있네요. 그냥 이만원대의 가장 간단한 선풍기를 들고 왔습니다. 아이들이 어릴때는 선풍기 날개에 손가락이라도 넣을까봐 그물망을 씌어 놓았는데 요즘은 날개없는 선풍기도 있습니다. 날개없는 선풍기(출처:위키피디아) 다이슨사에서 만든 날개없는 선풍기의 원래 이름은 공기 증폭기(air multiplier)입니다. 바람의 원리 압력이 높은 곳에서 압력이 낮은 곳으로 기체가 이동하는 현상을 바람이라고 합니다. 약한 바람에서 태풍까지 압력의 차이가 ..

필름 사진과 디지털사진의 원리

블로그에 글을 쓰면서 사진에 대한 관심이 늘고 있습니다. 아직 사진을 잘 찍는 수준이 아니라 휴대폰으로 찍고 있지만 기능이 많은 카메라를 사용해서 근사한 사진을 찍고 싶은 욕심도 있습니다. 카메라로 사진을 찍는 과정에도 많은 과학 원리가 있습니다. 카메라 렌즈를 통해 들어온 빛이 다시 상을 만듭니다. 상을 저장하는 방법에 따라 카메라를 나누어 보았습니다. 필름 카메라 요즘은 사용하지 않지만 아이들 어릴 때는 사진을 찍어 현상하고 인화해서 사진첩에 끼워 넣고 설명을 적곤 했습니다. 1. 감광 렌즈를 통해 들어온 빛이 상을 맺는 위치에 생필름이 오도록 합니다. 생필름은 할로겐화은이 포함된 감광제가 발려 있어서 빛을 받으면 잠상이 생깁니다. 2. 현상 잠상의 빛을 받은 할로겐화은은 알칼리성의 현상액과 반응해서..

전구의 종류와 원리

어릴 때 백열등과 형광등을 사용하다가 요즘은 거의 LED등을 사용합니다. 조명가게에서도 LED등을 대부분 취급할 정도로 많이 사용합니다. 요즘은 거의 사용하지 않지만 기억 속에 있던 백열등과 형광등 그리고 LED등의 원리를 살펴보았습니다. 백열등 1879년 에디슨이 발명한 전구로 탄소 필라멘트를 진공의 유리구 속에 넣어 만들었습니다. 처음에는 진공으로 만들었는데 필라멘트가 고온에서 증발해 가늘어지면서 수명이 짧아져서 질소를 넣기시작했다고 합니다. 백열등 (출처 : 위키백과) 텅스텐으로 된 필라멘트를 진공의 유리구에 아르곤이나 질소가스를 넣고 만든 전구입니다. 텅스텐 녹는점 3390도이며 전구에 불이 켜질 때 필라멘트의 온도는 약 2000도 입니다. 필라멘트에 전류를 흐르게 한다는 것은 전자가 텅스텐 원자..

크리스마스 트리 전구의 원리

크리스마스가 되면 트리 전구를 달아서 장식합니다. 전구의 연결 전구를 직렬로 연결하면 전구가 하나만 끊어져도 모두 불이 꺼져버립니다. 병렬로 연결하면 한 개가 끊어져도 다른 전구들은 모두 불이 들어옵니다. 하지만 병렬로 연결하면 전구 하나하나에 240V의 전압이 걸리게 되면 더 밝기도 하지만 온도도 많이 높습니다. 전기 줄은 화재를 일으키기 쉽게 됩니다. 전구를 연결하기 위해서 사용하는 전선의 길이도 너무 길어집니다. 전기줄이 너무 많아도 보기가 흉합니다. 트리 전구의 원리 트리 전구를 직렬로 연결하면 전구마다 전압이 나뉘어져서 불이 약하지만 온도도 높이 올라가지 않고 안전하게 사용할 수 있습니다. 불이 들어오는 전구(왼쪽)과 망가진 전구(오른쪽) 필라멘트 아래 양쪽을 연결하는 점퍼을 달아 놓았습니다. ..

다양한 저울의 원리

질량을 재는 저울은 생활에서 아주 요긴한 도구입니다. 앞으로 곧 바뀔 질량 1kg을 약속할 때 재던 키블저울처럼 아주 정밀한 저울에서부터 간단히 사용하는 용수철저울까지 다양한 저울이 많이 있습니다. 2019/03/04 - [과학이야기/교과서에서] - 키블저울로 플랑크상수 측정 양팔저울 시장이나 한약방에 가면 흔히 볼 수 있던 저울입니다. 약저울 (출처 : 에듀넷) 돌림힘의 합이 영이면 물체가 정지한 채로 있는 원리를 이용한 저울입니다. 돌림힘은 손잡이로부터 떨어진 거리 곱하기 무게입니다. (약의 무게)×(a길이)=(추의 무게)×(b길이) 몇개의 저울 추를 가지고 있으면 아주 넓은 범위의 질량을 잴 수 있는 좋은 저울입니다. 스프링 저울 조리용으로 가지고 있는 저울입니다. 내부에 스프링이 들어있는 간단한 ..

로션 기포없이 만들기

로션을 만들어 사용한 지 7년쯤 되어갑니다. 어떤 화장품에 알러지가 나타나서 몇 번만 사용하고 버리는 경우도 생기니 한번 만들어 볼까 생각하고 시작한 것이 이제는 화장품은 거의 구입하지 않습니다. 재료 준비하기 만드는 도구 : 저울, 내열용기 2개, 계량숟가락, 깔끔주걱, 블랜더, 로션병, 소독용 에탄올 저울은 0.1그램까지 측정 가능해야 합니다. 블랜더는 로션만 만들면 건전지 넣어서 사용하는 미니 블랜더를 사용해도 되지만 썬크림과 비비크림까지 만들고 있어서 원래는 조각용으로 나오는 전동 드릴을 개조한 것으로 인터넷 화장품 쇼핑몰에서 전문가용 블랜더라고 판매하고 있는 것으로 구입했습니다. 로션 재료 : 증류수, 기름(가열되지 않은 압착유), 유화제, 방부제 물은 약국에서 증류수를 구입합니다. 기름은 시중..

다이아몬드와 전반사

다이아몬드는 많이 사람들이 가지고 싶어하는 것은 반짝이는 아름다움 때문입니다. 탄소가 고온, 고압에서 산화, 환원과정을 거치면서 만들어집니다. 다이아몬드는 4C에 의해서 가격이 결정되는데, 색깔(color), 면가공(cut), 크기(carat)와 내용물(clarity)에 따라 등급이 매겨집니다. 이 중 반짝임을 결정하는 것은 연마 상태에 의한 면의 모양입니다. 물론 내부에 불순물이 없이 깨끗해야 빛이 똑바로 지나가므로 clarity도 영향을 주기는 합니다. 전반사 빛은 물질 속에 들어가면 속력이 느려집니다. 진공에서 빛의 속력과의 비의 역수이므로 빛의 속력이 진공보다 반이라면 1/0.2로 굴절률이 2가 됩니다. 굴절률이 다른 물체에서 빛은 꺾여서 지나갑니다. 굴절률이 큰 물질에서 공기 중으로 빛이 지나가..

향수병의 우아한 원리

화장대 위의 예쁜 향수병과 굴뚝의 공통점은 뭘까요? 너무 생뚱맞나요? 유체의 속력이 빠른 곳이 압력이 낮고, 유체의 속력이 느리면 압력이 높다는 베르누이 정리가 바로 그 원리입니다. 유체는 압력이 높은 곳에서 압력이 낮은 곳으로 흘러갑니다. 베르누이정리와 마그누스효과 향수병에 담긴 대롱은 T자 모양으로 만들어져 있습니다. 한쪽끝에 있는 둥근모양의 고무를 누르면 아래 그림처럼 바람이 지나가면 바람의 속력이 빨라지고 빨대 바로 위는 바람이 더 빨라져 압력이 낮아집니다. 압력이 낮아지므로 아래에 있던 향수가 위로 올라와서 바람을 타고 지나가면서 뿌려집니다. 향수병에는 커다란 공이 달려있어 모양도 예쁘지만 공을 누르면서 향수를 뿜을 수 있습니다. 빨대만 꽂아놓고 그 위를 바람이 세게 지나가도록 불면 역시 물이 ..

압력-대기압 측정

지하철에서 뾰족한 구두에 밟히신 적이 있나요? 생각만 해도 끔찍하죠. 운동화를 신은 사람에게 밟히게 되면 아프더라도 좀 나은 기분입니다. 몸무게는 비슷해서 내 발등에 주는 힘은 거의 같은데 왜 그럴까요? 압력때문입니다. 우리가 아픔을 느끼는 것은 압력이 중요한 요소입니다. 양쪽 손가락을 서로 누르면 서로 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 작용하게 됩니다. 같은 크기의 힘이라도 닿는 면적이 좁으면 아프게 느껴집니다. 대기압압력은 면을 수직으로 누르는 힘의 크기에 면적을 나눈 값으로 약속합니다. 단위는 mmHg나 파스칼의 단위를 씁니다. 보통 생활에서 mmHg단위를 많이 사용합니다. 토리첼리가 공기중에서 수은이 담긴 그릇에 수은을 가득담은 시험관과 같은 관을 거꾸로 들어봅니다. 올리다보면 그림처럼 수은이 담긴..

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