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Date 2010/03/31 23:12:37
Name Valueinvester
Subject 간단한 과학 문제입니다
안녕하세요.
예전부터 너무 궁금한 문제가 있어서 여쭤봅니다.

1.양팔저울에 풍선 두 개를 각각 묶습니다.
그중 하나를 바늘로 찔러 터뜨리면, 안 터진 풍선 쪽으로 저울팔이 기웁니다.
당연히 그럴 거라고 생각했었는데
생각해 보면 풍선 안에도 공기가, 풍선 밖에도 공기가 있지 않습니까?
결국 공기는 변한 게 없고 풍선이 터졌지만 풍선고무 자체가 그대로 매달려 있다고 한다면 저울은 안움직여야 하지 않나요?
만약 풍선에 물을 채워넣고 물 속에서 똑같이 실험을 하면 결과가 어떻게 나오나요?

2.건전지로 꼬마전구를 켜면 건전지 수명이 다 되면 꺼집니다.
분명 지속적인 에너지를 계속 소모하며 유지할 수 있어야 현재의 힘을 유지할 수 있다는 뜻일텐데
그렇다면 자석은 어떤 원리로 무한한 시간 동안 자력을 낼 수 있을까요?
천체 역시 어떤 원리로 무한한 시간 동안 중력을 낼 수 있을까요?

또 중력은 공간을 휘게 하는데, 전자기력 역시 공간을 휘게 만들 수 있는지 궁금합니다.
이상한 질문들인데, 답변해주시면 정말 감사하겠습니다.
좋은 밤 되세요.

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眞綾Ma-aya
10/03/31 23:16
수정 아이콘
문과라 모르겠습니다...




죄송합니다. ;;
부엉이
10/03/31 23:16
수정 아이콘
풍선안에 공기량은 달라집니다.......
10/03/31 23:17
수정 아이콘
1. 기압이란 게 기본적으로 우리를 누르고 있습니다. 따라서 들어있는 게 공기라면 터트려도 누르는 힘이 같기에 한 쪽으로 기울지 않습니다. 수소라면 당연히 터진 쪽이 내려갑니다. 물 속에서는 고무가 물 보다 가볍습니다. 풍선은 뜹니다. 터지든 아니든 부력은 같습니다.

2. 자력은 디게 어려운 주제입니다. 예전에 대학 입시 면접 문제에 자석에_철이_왜_붙나 라고 물어봤다던 게시물을 참고하세요. 전자기장은 가속운동을 하는 계에 영향을 미치지 않는다고 합니다. 공간 휘지 않는 듯합니다.
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%90%EA%B8%B0%EC%9E%A5
https://pgr21.com/zboard4/zboard.php?id=bug&page=1&sn1=&divpage=13&sn=off&ss=on&sc=on&keyword=%C0%DA%BC%AE&select_arrange=headnum&desc=asc&no=69532

3. 문과입니다.
4. 자세한 건 파인만에게...
azurespace
10/03/31 23:32
수정 아이콘
질량이 공간을 휘게 하기 때문에 중력이란 현상이 나타나는 것이 아닌가요? 전에 피지알에서 그런 설명을 본 기억이 있습니다.
Lionel Messi
10/03/31 23:35
수정 아이콘
1번은.. 풍선 안의 공기의 밀도와 풍선 주위의 공기의 밀도 차이가 있기 때문에 그런 것 같습니다.
풍선을 묶지 않으면 바람이 빠져 나옵니다. 이 현상은 풍선 안의 밀도가 밖의 밀도보다 크기 때문에 평형을 맞추기 위해 공기가 이동하는 것입니다.
따라서 풍선 안의 공기 밀도가 더 크기 때문에 같은 부피의 공기의 질량도 더 큽니다. 따라서 저울이 기울어지는것 같습니다.
10/03/31 23:55
수정 아이콘
리오넬 메쉬님/ 아 그렇군요!
지구사랑
10/04/01 00:04
수정 아이콘
2.번 질문은 힘과 일(에너지)을 혼동하시는 것 같습니다. 힘을 준다고 에너지가 꼭 소모되는 것은 아닙니다. 힘이 작용하는 방향으로 실제로 움직여야 에너지가 소모됩니다.

물리를 처음 배울 때 잘 이해가지 않는 부분입니다. 예를 들어 사람이 역기를 들고 있으면 그 자체로 에너지가 소모되지 않느냐? (땀도 삐질삐질 나고 힘든데... ^^;;;) 움직임이 없다고 일이 0 이라고 할 수 없지 않느냐고 생각할 수 있습니다. 사람의 입장에서는 사실입니다. 하지만, 역기의 입장에서 보면 사람이 들고 있건 무언가 지지가 될 만한 물건 위에 올려놓았건 동일한 상태인데, 지지대 위에 역기를 올려놓았다고 해서 끊임없이 일을 하고 있는 (에너지가 소모되고 있는) 상황은 아니잖습니까? 즉, 역기의 입장에서는 일은 0, 에너지 소모가 없습니다.

자력이건, 중력이건, 힘을 내는 것 자체로 에너지 소모가 있는 것이 아닙니다. 그 힘에 의해 어떤 변화가 있어야 에너지의 증감이 있는 것이죠. 어떻게 영원히 힘을 낼 수 있나 하고 아직도 의문이 드신다면, 예를 들어 용수철을 상상해보시면 됩니다. 용수철을 수축시켜 어떤 상자 안에 밀어 넣었다고 치죠. 용수철이 원래 상태로 돌아가려고 계속 힘을 주겠죠? 시간 제한 없이 힘을 낼 겁니다. (물론 현실은 영원히는 아니겠죠. 용수철에 녹이 슬거나 상자가 점점 약해져서 결국 뽀개지거나 하겠죠)

마지막 질문에 대한 답은 사실 잘 모릅니다만, 아는 대로 추측을 해 보면... 중력은 시공간을 휘게 합니다. 여기에 대해 말하는 것이 상대성 이론이구요. 중력과 다른 힘, 즉 강력, 약력, 전자기력에 대해 말하는 것이 양자 이론인데, 두 이론은 아직 완전히 통합되지 못했습니다. 즉, 중력과 다른 세 힘은 아직 별개의 힘입니다. 따라서, 현재로서는 전자기력이 시공간을 휘게 한다고 말할 수 없는 것 같습니다. 다만, 아주 높은 온도에서는 네 힘이 모두 통일될 가능성이 있다고 하니, 궁극적인 상태에서는 전자기력도 시공간을 휘게 할 가능성도 있겠지요.
Valueinvester
10/04/01 00:10
수정 아이콘
아하^^ 자연과학 계열 전공인데 챙피하네요;;
확실히 이해했습니다. 답변주신 분들 모두다 감사드립니다~
10/04/01 17:53
수정 아이콘
이미 지난 문제이긴 한데... 뭐 못보시겟지만 심심하니까 답글을 달아 보겟습니다.

1. 간단한 부분을 못보시고 지나치시는군요... 풍선에 들어있는 공기와 우리 주변의 일반 공기는 그 구성이 전혀 틀립니다.
그냥 간한하게 우리 주변의 일반 공기는 이산화탄소 함량이 4퍼 미만이지만 풍선에 불어 넣은 공기는 이산화탄소 량이 20퍼 입니다.
일반적으로 기체중 가장 무거운 기체가 이산화 탄소이지요.... 당연히 빵빵(?)한 풍선 쪽으로 기울어집니다.

2. 오해하고 계신게 있는데 자석은 무한한 기간 동안 자력을 유지 하지 않습니다. 상당히 오랜 기간동안 유지 하는 것이죠. 얼마나 그 힘을 오랜기간 유지 할수있는가는 그 물질을 구성하고 있는 성분과 최초에 가해진 자기력에 의해 결정됩니다.

3. 3번으로 다른 분들께서 답을 많이 달으셨길래 뭔가 하고 봤더니... 중력에 대한 질문을 다른 분들께서 3번 질문으로 생각하신 거로군요. 이것도 오해하고 계신거 같은데 중력은 내는것이 아닙니다. 그냥 존재하는 것입니다. 그리고 좀더 엄밀히 말하면 중력이 존재하는 것이 아닙니다. 만유 인력이 존재하는 것이죠. 사과랑 지구는 서로 만유 인력을 가지고 상대방을 끌어 들이고 있습니다. 근데 사과 보다 지구가 가진 만유인력이 크니까 사과가 지구에 떨어지는 것이죠.(반대라면 지구가 사과에 떨어지겟죠...) 우리는 지구위에 살고있고 지구보다 만유인력이 큰 물체는 본적이 없으니까, 모든것은 지구로 떨어지고 중력이라고 불리게 된겁니다. 이런 위대한 발견을 한 사람이 바로 "뉴턴" 입니다. "뉴턴은 만유인력이 '존재'한다는 사실을 발견 한 겁니다."

4. 3번의 오해에서 발전 한 형태로 보입니다. 뉴튼이 고전 역학을 완성한 이래로(사실 여기에 대해선 할 말이 많습니다. 뉴튼은 고전역학을 '발견' 한 주제에 '완성' 까지 시켜 버립니다. 그리 오래 살지도 않았으면서도요.... 괜히 역사상 최고의 과학자로 뉴턴을 꼽는게 아닙니다. 뉴턴은 알면 알수록 제갈량을 넘어서는 먼치킨급 능력을 보여 줍니다) 아인슈타인이 태어나기 전까지는 아무도 뉴턴의 이론에 이의를 달지 않았습니다. 아인슈타인이 발견(이것도 발명이 아닙니다. 발견이죠) 한것은 따로따로인줄 알았던 시간,공간,질량,에너지지가 사실은 서로 연관 되어있다는 사실입니다. 여기서 질량은 중력이라고도 할수 있겟죠. 그러니 중력은 시공간에 영향을 줄수 있다는 결론이 나오는겁니다. 사실 이것은 증명된게 아니고 그냥 가설입니다. 아인슈타인은 "이론적으로는 서로 관련이 있을거니까 영향을 미칠거다. 근데 지금은 (증명하기) 곤란하니 잠시만 기달려달라" 라고 하고는 죽어버렸습니다. -_-;; 그래서 상대성'이론'입니다. 상대성'학' 이 아니고요. 물론 아인슈타인의 이론은 당시로서는 절대 실험으로 증명해 낼수 없는것들이었죠. 요즘 들어서 실험을 통해 하나씩 중명하고있습니다. 말씀하신 중력이 시공간에 어떤 영향을 미친다는(휘게 한다는) 이론은 실험을 통해 증명이 되었습니다. 전자력이 시공간에 어떤 일정한 영향을 미치게 한다는것은.... 전자력도 에너지의 일정이라고 본다면 충분히 가능할것도 같습니다. 하지만 아직 실험을 통해 증명되진 못했죠. 증명 된다면 나중에 공간에 레이져를 쏴서 타임머신 홀을 만드는 영화에서나 나올법한 상황도 충분히 현실이 될수 있겟군요. 한 200년 후에있을 후세 들을 기대해 보는 바입니다....
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