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지레의 이용 ■ 몸무게 무거운 사람과도 시소를 탈 수 있는 이유는?모두들 어렸을 때 엄마와 시소를 타 본 적이 있지요? 몸무게 차이가 많은 엄마와 아기가 시소를 함께 탈 수 있는 이유는 뭘까요? 시소를 탈 때 엄마와 아이가 앉는 위치를 잘 생각해 보면 그 답을 구할 수 있답니다. 이 속에는 바로 지레의 원리가 숨어 있습니다. ▲ 지레의 원리를 이용한 시소(출처: 에듀넷) 지레는 막대의 한 점을 물체로 받쳐 고정시켜 놓고, 한쪽에는 물체를, 다른 한쪽에는 힘을 가하여 작은 힘으로도 큰 힘의 효과를 보는 도구입니다. 막대를 고정시켜 놓는 점을 받침점, 손으로 힘을 가하는 부분을 힘점, 힘이 물체에 작용하는 부분을 작용점이라고 합니다. ▲ 지레의 원리(출처: 에듀넷) 물체의 무게(W)×작용점까지의 거리(r) ..
자석 자석의 특징철을 끌어당기는 성질을 가진 물체를 자석이라고 합니다. 자석은 영어로 마그넷(magnet)이라고 하고 ‘쇠를 끌어당기는 돌’이라는 뜻이 있습니다. 또 자석들은 충격을 받거나, 열을 가하지 않으면, 철 조각을 당기는 힘을 영원히 유지할 수 있는데 이런 자석을 영구 자석이라고 합니다. 자석에 철로 된 물체를 가져가 보면 가운데에는 잘 붙지 않고 양쪽 끝 부분에만 붙는 것을 볼 수 있습니다. 그것은 자석의 양쪽 끝이 자석에서 가장 힘이 센 곳이기 때문입니다. 이곳을 ‘자석의 극’이라고 하며 각각 ‘N극’과 ‘S극’이라고 합니다. 자석은 같은 극끼리는 밀어 내고 다른 극끼리는 잡아당기는 성질이 있습니다. 끌어당기는 힘을 ‘인력’, 밀어 내는 힘을 ‘척력’이라고 합니다. 이러한 인력과 척력의 크기..
온도에 따라달라지는 저항 저항은 물질의 단면적, 길이에도 영향을 받지만 온도에 따라서도 크기가 달라집니다. 온도의 변화는 물질이 고유하게 가진 전기적 특성인 비저항을 변화시킵니다. 일반적으로 도체의 경우 온도가 높아질 수록 비저항이 커지는 경향을 보입니다. 이것은 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해지는 것과 같은 것입니다. 물질의 온도가 높아지면 물질을 구성하고 있는 원자의 운동이 활발해집니다. 원자의 운동이 활발해지면 물질을 통과하는 전자와 부딪힐 확률이 더욱 증가하게 되므로 전자와의 충돌 횟수가 증가하여 비저항이 커지게 됩니다. 도체와 다르게 반도체와 부도체는 온도가 높아질 수록 비저항이 낮아지는 경향을 보입니다. 이것은 온도가 높아질수록 원자에 들어 있는 전자가 에너지를 얻기 때문입니다. 에너지를 ..
전해질을 따라흐르는 전류 전해질이 포함된 수용액에서 어떻게 전류가 흐를 수 있을까요? 많은 이온 결합 화합물은 물에 들어가면 일종의 변화를 겪게 됩니다. 이온 결합 화합물은 물속에서 물 분자에 둘러싸이게 되는데, 물 분자의 극성 때문에 부분적으로 (-)전하를 띠는 산소 원자 쪽으로 양이온이 끌리게 되고 부분적으로 (+)전하를 띠는 수소 원자 쪽으로 음이온이 끌리게 됩니다. 양이온과 음이온은 물 분자의 힘에 의해 분리되고 물 분자에 의해 둘러싸이는 ‘수화 현상’이 일어납니다. 따라서 수용액에 각각의 전극을 담그면 양이온은 (-)를 띠는 전극으로, 음이온은 (+)를 띠는 전극 쪽으로 이동할 수 있게 됩니다. 이렇게 이온이 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 수용액 안에서 일종의 전류가 발생하게 됩니다. 염화나트..
저항의 측정 ■ 저항의 크기자동차가 도로를 달릴 때, 과속 방지턱이나 도로에 이물질이 뿌려져 있으면 달리던 속도를 줄이게 됩니다. 이렇게 자동차의 움직임을 방해하는 것처럼 전기가 흐를 때도 방해를 받게 되는데 전류의 흐름을 방해하는 것이 바로 ‘저항’입니다. 저항이 생기는 이유는 전자가 물질을 이동할 때 물질을 구성하고 있는 원자와 부딪히게 되는데 이러한 충돌은 전자의 이동을 방해하기 때문입니다. 이러한 전기 저항은 옴(Ω)의 단위로 측정합니다. 저항의 크기는 물질의 종류에 따라 달라지며, 단면적과 길이에도 영향을 받습니다. 물질의 종류에 따라 구성하는 성분이 다르므로 전기적인 특성이 다릅니다. 이러한 물질의 전기적인 특성을 일정한 단위로 나누어 측정한 값을 비저항(比抵抗, specific resista..
4원소설 원소는 물질을 이루는 구성 성분으로, 더 이상 분해되지 않으며 원자의 종류를 나타내며, 원자는 물질을 이루는 가장 작은 단위로, 더 이상 쪼개지지 않는 기본 입자를 말합니다. 고대 그리스에서는 자연 현상들을 이해하기 위해 물질을 구성하고 있는 입자에 대한 논의가 끊임없이 있었습니다. 이러한 물질의 구성 입자, 즉 원소에 대해 처음으로 관심을 갖고 해답을 구한 사람은 ‘철학의 아버지’라고 불리우는 고대 그리스의 철학자 탈레스(Thales, B.C. 624~546)입니다. 탈레스는 만물의 근원을 물이라고 주장했다고 합니다. 그리고 우리가 살고 있는 땅도 물 위에 떠 있다고 주장하였습니다. 탈레스에 이어 물질의 근원에 대해 탐구한 사람은 고대 그리스의 철학자 아낙시메네스(Anaximenes, B.C...
위성·소행성·혜성 위성(Moons) 위성이란 행성의 주위를 도는 천체를 말하는 것으로, 8개의 태양계 행성 중 수성과 금성을 제외한 6개의 행성은 위성을 거느리고 있습니다. 수성과 금성에는 아마 위성이 존재하지 않거나, 존재한다 해도 대단히 작을 것으로 예상됩니다. 대개 모행성에 비해 지름이 수십 분의 1 이하이고, 질량은 수만 분의 1 이하지만 지구의 위성인 달은 예외(지름 약 4분의 1, 질량 약 100분의 1)로 모행성에 대한 비율이 태양계 가운데 가장 큰 것으로 알려져 있습니다. 태양과 가까이 있는 4개의 지구형 행성 중에는 지구가 1개(달, 지름 3476㎞), 화성이 2개(포보스, 데이모스)의 위성을 거느리고 있습니다. ▲ 각 행성의 위성들(출처: 에듀넷) 좀 더 멀리 떨어져 있고 덩치가 큰 목..
지구는 거대한 자석 나침반이 항상 같은 방향을 가리키는 이유 등산하다가 길을 잃었을 때 우리는 어떻게 방향을 찾을 수 있을까요? 이럴 때 나침반이 있다면, 언제나 같은 방향을 가리키기 때문에 나침반을 이용하여 쉽게 길을 찾을 수 있습니다. 인류가 처음으로 자석을 사용하게 된 것은 방향을 알게 해주는 기능을 사용하기 위해서였습니다. 가장 오래된 기록은 기원전 2세기 무렵 중국에서, 늘 남쪽을 가리키는 자석의 성질을 이용해 ‘지남차’를 만들어 사용한 기록이 있는데, 지남차란 마차 위에 항상 남쪽을 가리키는 인형을 세워 방향을 알 수 있게 만든 장치입니다. 후에 휴대가 간편한 나침반을 만들어서 항해에 이용되었고, 나침반은 중앙아시아를 거쳐 유럽으로 전파되었다고 합니다. ▲ 방향을 알려 주는 지남차와 나침반(출..