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'과학덕후', 생활 자체가 '남달라'

By 이웃집과학자
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이웃집과학자 작성일자2018.07.27. | 22,035 읽음
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<이웃집과학자>에서 내놓은 '공감콘텐츠' 과학 덕후 에디터의 일상적이고 소소한 즐거움을 소개해드립니다.

※ 주의 :

- 콘텐츠가 지극히 개인적이고 주관적입니다. 

- 따라할 시 "어우 이과 냄새"라는 반응을 듣고 즐길 수 있습니다. 

- 아래 내용들은 어디까지나 '놀이'이므로, 계산 과정 생략을 위한 가정은 최대한 많이 씁니다. 

- 중독성 있으니 유의하시기 바랍니다. 

1. 번개 치면 천둥이 칠 때까지 초를 세고 거리를 추정한다

대기가 불안정하고 구름이 많이 낀 날, 세상이 번쩍 하는 번개가 치고, 그 다음 이어서 천둥 소리가 '우르릉 쾅쾅!' 하고 들리는데요. 번개는 먼 거리에서도 눈에 보이기 때문에 우리 눈에 번개가 나타난 시간과 천둥 소리가 들리는 시간이 다르죠.

천둥 번개는 멀리서도 알 수 있어요!

출처 : pixabay

번개가 번쩍하면 과학 덕후의 머릿속엔 뭐가 지나갈까요?

1) 초를 셉니다: '하나, 둘, 셋. 번개와 천둥의 간격은 약 3초'

- 정확할 필요는 전혀 없습니다. 놀이니까요. 

2) 시간에 소리의 속도를 곱합니다.

- 3s×340m/s=1,020m 

3) 약 1km 먼 곳에 떨어졌다는 결론을 내립니다.

 - 뿌듯해합니다. 

풀이 과정을 설명해드리면, 빛의 속도는 엄청 빠르기 때문에(약 3.00x10^8m/s) 번개 친 지점부터 눈에 들어올 때까지의 시간은 무시할 수 있다고 가정합니다. 즉, 눈에 보인 시점이 곧 번개가 친 시점이죠.

소리의 속도가 340m/s라면(참고로 온도가 15℃여야 340m/s입니다), 2초 동안 소리가 달린 거리가 곧 번개가 친 지점과 나 사이의 거리가 돼요. 따라서 실제로 생각할 때는 '시간 간격 x 340m/s'만 생각하면 되니 아주 간편하군요!

2. 높고 넓은 계단은 '지그재그로'

계단을 올라가는 두 가지 방법.

출처 : Wikimedia commons 수정

에디터에게 근육이란 '먹는 근육(고기)'뿐! 다리에 근육이라곤 찾아볼 수 없는 에디터는 오늘도 지그재그로 계단을 올라갑니다. 바로, '일의 원리'를 이용하는 건데요.

1) 지그재그로 올라갑니다.

-  약 30˚라고 가정합니다. 

2) 올라가는데 거리가 몇 배 늘었나 생각해봅니다. 

30˚ 로 올라가면 올라가는 거리는 2배!

-  1/(sin 30˚)=2 거리가 2배로 늘어나니, 다리에 들어가는 힘은 절반이겠네요.

3) 숨을 조금 덜 헐떡거리며 수업에 갑니다. 이렇게 아름다운 캠퍼스 라이프를 즐길 수 있었죠. 

아참, '일의 원리'가 뭐냐고요? 다음과 같은데요.

다음 백과사전

일의 양을 놓고 보면 조삼모사처럼 보이지만, 에디터처럼 계단 올라가기가 힘겨운 사람들이 '힘'이 좀 덜 들었으면 하는 경우 유용합니다. 마치 도구를 사용하는 것처럼 말이죠.

'쓸데없는 고퀄리티(쓸고퀄)'를 지향하는 에디터이기 때문에 사족으로 가정 가득한 계산 과정도 적어드릴테니 귀찮으신 분들은 넘어가셔도 좋습니다.

1) 올라가는데 한 일의 총량은 위치 에너지의 변화량과 같습니다. 계단 높이가 10m라고 하고, 중력 가속도를 10m/s2, 그리고 에디터의 몸무게를 50kg(희망사항)이라고 합시다.

2) 총 위치 에너지의 변화량은 50kg×10m/s2×10m= 500N×10m=5,000Nm 입니다.

3) 단순 비교를 위해 계단 자체의 기울기는 고려하지 않는다고 하면,

직선으로 10m 올라갈 때 다리에 들어가는 힘은 5,000Nm/10m=500N 이네요!

4) 반면, 지그재그로 올라가서 20m에 걸쳐 올라간다면? 5,000Nm/20m=250N으로 힘이 절반으로 줄었습니다.

따라서 다리에 들어가는 힘은 절반이 돼요. 따라서 같은 일을 해도 좀 덜 헐떡이며 목적지에 도착할 수 있어요. 이렇게 덜 힘들고 더 여유로운 삶을 일상 속에서 누리시기 바랍니다.

혹시 "이건 기울기가 일정한 '빗면'에만 적용되고, 수직-수평 구조가 반복된 계단에서는 해당하지 않는 건 아닐까?" 하고 떠올리신 이웃님이 있으신가요? 아주 좋은 질문입니다.

왜냐하면 계단 한 칸을 올라갈 때 수직으로 올라가는 거리는 같고, 수평방향으로 움직이는건 '일'로 고려하지 않기 때문에 소용이 없는 것 아닌가 싶을 수 있거든요.

일리가 있지만 실제로 그렇지는 않다고 봐도 될 것 같습니다. 만약 우리 몸의 무게중심이 정확히 수직-수평을 반복하는 계단처럼 움직인다면, 이 효과를 느낄 수 없을 거예요. 


그러나 계단을 올라가는 경우 몸의 무게중심은 적당한 기울기를 가지고 올라가게 됩니다. 따라서 계단을 비스듬히 오르면 빗면과 같은 원리로 힘을 줄일 수 있는 거지요. 그만큼 거리는 늘지만요.

완만한 경사로가 함께 있는 계단

참고로 경사로를 위 사진처럼 디자인한 건물도 있습니다. 공간을 더 사용하지 않으면서 경사를 줄일 수 있죠.

3. 라면에 스프 먼저 넣기

이건 라면의 맛을 위해 '면 먼저냐 스프 먼저냐'에 대한 논쟁이 아닙니다. 더 맛있는 라면과는 상관이 없을 수도 있어요. 오로지 '비주얼'만을 위한, '눈'이 즐거운 덕후 습관입니다. 

냄비 안의 물은 100℃가 되면 끓습니다. 액체에서 기체로 상 변화가 일어나는건데요. 그러나 급격한 상 변화에 적응하지 못하는 분자들이 있습니다. 무슨 소리냐면 물 분자 중 일부는 기체가 될 조건이 맞음에도 불구하고 급격한 변화로 인해 주변 분자와의 인력을 끊어내지 못한다는 겁니다.

이 분자들에 원래 자리를 찾아주는 방법은 외부 자극입니다. 따라서 끓는 물에 스프를 부어주면 기체가 되지 못하고 있던 물분자들이 급격히 기체가 되죠!

이를 통해 라면 물이 일순간 '퐉~!' 끓어오르는 장관(?)을 보실 수 있습니다.

직접 해봤습니다. 보글보글 푸와아아악!!

그 후에는 면을 넣고 끓여 맛있게 먹으면 됩니다.

저는 면이 퍼진 스타일을 좋아합니다.

별거 없다고요?

이웃님들, 장담하는데 오늘 저녁에 한 번씩 해보실 겁니다. 

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