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고리의 열팽창

가운데 구멍이 뚫린 금속 원판을 철이 1 % 팽창할 때까지 가열하였다. 구멍의 직경은? (a) 증가할 것이다. (b) 감소할 것이다. (c) 변함없다 정답 : a 구멍은 아무 것도 없는 것이지만 비실체 역시 팽창한다. 어떠한 방법으로도 팽창을 피할 수 없다. 고리의 모든 부분은 비례적으로 팽창한다. 고리의 사진을 찍어 그것을 1퍼센트 확대한다고 가정하자. 사진의 모든 부분은 확대되며 구멍 또한 그러하다. 또는 둥근 고리를 펴서 막대 모양으로 만든다고 하자. 그것이 가열되었을 때 막대는 더 두꺼워지고 길어진다. 그런 다음 그것을 다시 둥근 고리 모양으로 휘었을 대 두께뿐만 아니라 내부 원주도 더 길어졌다는 것을 알 게 된다. 정사각형 금속판 안에 있는 정사각형의 구멍을 고려한다면 구멍이 더 크게 된다는 것..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:45

주전자의 휘파람 소리

차 주전자 하나는 난로의 불꽃 바로 위에서 가열되고 다른 하나는 불꽃 바로 위의 무거운 금속판에 놓여 있다. 두 주전자가 삐-익 하는 소리를 내기 시작한 후 난로를 껐다. (a) 불꽃의 바로 위에서 직접 가열된 주전자는 얼마 동안 휘파람 소리를 내지만 금속판 위에 놓여서 가열된 것은 즉시 휘파람 소리를 멈춘다. (b) 금속판 위에서 가열된 주전자는 얼마동안 휘파람 소리를 내지만 바로 가열된 것은 즉시 휘파람 소리를 멈춘다. (c) 두 주전자 모두 거의 똑같은 시간이 경과한 후 휘파람 소리를 멈춘다. 정답 : 금속은 물 보다 더 작은 열용량을 가지므로 더 작은 에너지를 전달한다는 이유를 알고 있는 물리학 우등생도 틀릴 수 있다. 그러나 여기서 중요한 것은 주전자 속에 있는 물보다 금속이 더 뜨겁다는 것이다..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:26

레스토랑 커피-열역학

레스토랑에서 주문한 커피가 나왔다. 실내 온도와 똑같은 온도의 크림을 타서 몇 분 내로 마신다고 할 때 크림을 언제 집어넣어야 커피가 가장 뜨거울까? (a) 즉시 (b) 커피를 마실 때 (c) 즉시 넣든, 나중에 넣든 효과는 똑같다. 정답 : a 크림을 즉시 넣어야만 한다. 물체가 주위보다 온도가 높을수록 냉각율은 더 커진다. 그러므로 즉시 크림을 첨가하는 것이 커피를 마시기 전 시간 동안의 냉각율을 줄일 것이다. 기다린다면 뜨거운 커피는 빨리 차가워지며 결국 크림을 첨가할 때 커피의 온도는 훨씬 더 낮게 된다. 또한 크림을 첨가하면 커피가 복사가 잘 되는 검은색으로부터 복사를 덜하는 갈색으로 바뀌게 된다. 크림을 즉시 첨가하는 것은 복사에 의한 열손실을 줄일 수 있다. 또 한편으로 크림을 첨가하면 똑같..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:24

특수상대성이론

별들에 대해 광속(초속 30만 km)에 가까운 등속도로 여행하는 사람은 자기 속도를 감지할 수 있다. 왜냐하면? (a) 그의 질량이 증가하기 때문에 (b) 그이 심장이 천천히 뛰기 때문에 (c) 그의 몸이 줄어들기 때문에 (d) a, b, c 모두 (e) 그의 내부에 일어난 변화로써 운동 속도를 절대로 알 수 없다. 정답 : e 상대성 이론의 기본 개념은, 밀폐된 방에 있는 사람은 그 방이 움직이는지 정지했는지 알 수 있는 방법이 전혀 없다는 것이다. 간단히 말해, 개인적인 속도계는 절대로 가질 수 없다. 만약 방이 움직이기 시작하면, 내부에 있는 사람은 그것을 알 수 있다. 또 방이 회전하고 있으면 내부에 있는 사람은 방이 회전하는 것을 알 수 있다. 그러나 만약 방이 부드럽게 직선상을 움직이면서 어떤..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:21

그림자 색깔

매우 청명한 날 눈 위에서 에스키모가 자기 그림자를 보고 있다. 색깔은? (a) 붉은색 (b) 노란색 (c) 초록색 (d) 푸른색 (e) 전부 아니다. 정답 : d 태양빛에 직접 노출된 눈은 태양의 색깔(노르스름한 흰색)로 보여 진다. 그림자 아래에 있는 눈은 직접적으로는 더 이상 햇빛을 받지 않지만 푸른 하늘에서 오는 빛에 의해 비쳐진다. 사람이 푸른색으로부터 차가움을 연상하는 것은 아마도 그림자의 푸른색 때문일지도 모른다.
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:16

고전류 저전압

전류의 단위는 암페어(Ampere)이며, 전류는 종종 암페리지(Amperage)라고도 불린다. 많은 전압이 없이도 동시에 많은 전류가 존재하는 상황이 존재할 수 있는가? (a) 있다. (b) 없다. 정답 : a 간단한 회로에서 전류의 양은 전압뿐만 아니라 저항에도 의존한다. 도체의 저항이 매우 작다면 적은 전압을 걸어 많은 전류를 흘릴 수 있다. 어떤 물질은 온도를 매우 낮추면 저항이 없어지는데 이것을 초전도체라 한다. 초전도체에서는 아주 작은 전압으로 어마어마한 전류를 생성할 수 있다. 실제로 초전도회로에서 전류는 전원이 제거 된 후에도 영원히 흐르게 된다.
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:13

고전압 저전류

많은 전류 없이 동시에 높은 전압이 있는 상황이 존재할 수 있는가? (a) 그렇다. 그런 상황은 흔히 존재한다. (b) 아니다. 그런 상황은 흔하지 않다 정답 : a 양전하와 양전하 그리고 음전하와 음전하는 서로 밀치는 반면, 양전하와 음전하는 서로 당긴다. 부호가 같은 전하는 서로 밀치고 부호가 다른 전하는 서로 당긴다. 양전하와 음전하를 서로 떼어 놓으려면 에너지가 필요하다. 말뚝 박기 기계의 망치가 들려져 있는 한, 에너지가 그 속에 저장되듯이 , 전하가 분리되어 있는 한 에너지는 저장된다. 이 저장된 에너지는 위치에너지라 불린다. 말뚝 박는 기계의 경우는 망치가 지면에 대해 중력 위치에너지를 가졌다고 한다. 단위 전하 당 전기적 위치에너지의 양을 말할 때 그것은 전압을 가리킨다. 예를 들면 완전히..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:08

축전기의 전기용량

축전기의 판 사이에는 공기나 유리, 플라스틱, 기름종이, 그리고 기름등이 들어갈 수 있다. 벤저민 프랭크린 시대의 축전기는 앞서 언급한 라이덴 병이었다. 만약 충전된 유리 축전기에서 판 사이의 유리를 제거한 후 방전시킨다면, 불꽃은? (a) 유리가 있는 상태로 방전했을 때보다 클 것이다. (b) 유리가 있는 상태로 방전했을 때보다 작을것이다. (c) 유리가 있는 상태로 방전했을 때와 같은 것이다 정답 : a 축전기의 유리는 분극 되어 (+)판에 가까운 유리면은 (-)가 되고 (-)판에 가까운 면은 (+)가 된다. 유리가 제거되면 판의 양전하 근처로부터 유리의 음전하가 제거되고 판의 음전하 근처로부터 유리의 양전하가 제거된다. 그러려면 전하 사이의 인력을 이기기 위한 일이 필요하다. 따라서 유리를 제거하기..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:05

축전기의 에너지

서로 근접한 한 쌍의 도체판으로 만들어진 간단한 축전기를 생각하자. 양과 음으로 적절히 대전된 판을 방전시키자 불꽃을 일으켰다. 다음에는 판을 먼저와 똑같이 다시 충전시켰다. 이번에는 충전 시킨 후, 판 사이를 좀더 멀리 하였다. 그리고 서로 다시 방전시킨다면 이번에 생성된 불꽃은? (a) 처음 불꽃보다 클 것이다.(더 큰 에너지가 방출된다.) (b) 처음 불꽃보다 작을 것이다. (c) 처음 불꽃과 같다. 정답 : a 큰 불꽃을 만들기 위한 에너지가 어디서 왔을까? 그 에너지는 + 판을 , - 판으로부터 떼어 놓는 데 하는 일로부터 왔다. 판을 멀리함로써 축전기에 전기를 공급할 수는 없다. 그 대신 반대 부호로 대전된 판을 멀리 떨어지게 하는 과정에서 두 판 사이의 상호 인력을 이기는데 한 일은 판 사이..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 15:01

도체구의 정전기유도

대전되진 않은 2개의 금속 공 (X 와 Y)이 유리막대 위에 있다. 양전하를 띤 세 번째 공(Z)을 처음 두 공의 근처에 가지고 왔다. 그런 후 전선을 X와 Y 사이에 연결하고 다시 제거시켰다. 그리고 Z 도 제거시켰다. 이때 나타난 현상은? (a) 공 X와 Y 모두 대전되지 않은 상태 그대로다. (b) 공 X와 Y 모두 양전하를 띠게 된다. (c) 공 X 와 Y 모두 음전하를 띠게 된다. (d) 공 X는 (+), 공 Y는 (-) 이다. (e) 공 X 는 (-), 공 Y는 (+)이다. 정답 : d 이 문제를 푸는 요령은 좀 색다른 방향으로 생각해 보는 것이다. X 와 Y가 대전되어 있지 않다고 해서 전하를 갖고 있지 않다는 뜻이 아니다. 두 공은 각각 같은 양의 양전하와 음전하가 섞여 있어 전체 효과는 ..
재미있는물리/재미있는 물리여행 2014. 8. 26. 14:58