즐거운 인생, 즐거운 물리

(출처) http://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=2001957

원 출처 http://thomson.tistory.com/968

 오랜세월동안 사람들은 물체가 왜 바닥으로 떨어지는가에 대해 궁금증을 가지고 있었고 이와 함께 가진 궁금증은 “어느 물체가 더 빨리 떨어지가?” 였다.

힘과 공기저항이라는 개념을 가지고 있지 않은 대부분의 학생들은 경험적으로, 직관적으로 무거운 물체가 먼저 떨어진다고 생각한다. 수업시간에 학생들에게 무거운 물체던, 가벼운 물체던 같은 중력장 안에서 공기저항을 제외하면 동시에 떨어진다는 것을 배운 학생들은 수업시간에는 대답을 잘 하지만 실제 상황으로 물어보면 다시 고민을 하는 모습이 보인다. 칠판 속의 물체들은 같이 떨어진다고 생각하지만 칠판속의 물체는 칠판 속에 존재하는 것이고 실제물체는 그 나름대로 존재하기 때문이다. 실제 물체도 무거운 물체이던 가벼운 물체이던 같이 떨어진다는 것을 보여주어야 한다. 아래와 같은 간단한 실험을 통해 학생들의 개념 변화를 도울 수 있다.

실험1. 같은 크기로 자른 휴지 두조각중 어떤 것이 먼저 떨어지는가?

결과1. 두개 동시에

이유1. 질량이 같기 때문에

실험2. 휴지를 하나는 동그랗게 뭉친다. 어떤 것이 먼저 떨어지는가?

결과2. 동그랗게 뭉친것

이유2. 공기저항이 작아서

질문3. 공기저항은 어떤것에 비례하는가?

대답3. 표면적, 속도 등

질문4. 휴지보다 표면적이 큰 책과 휴지 중에서 공기저항은 누가 더 큰가? 

대답4. 책

실험5. 책과 휴지중에 먼저 떨어지는것은?

결과5. 책

이유5. 공기저항은 책에 더 많이 작용했지만 그것보다 책에 작용하는 중력이 훨씬 컸기 때문에.

질문6. 만약 휴지에 공기저항이 작용하지 않는다면?

대답6. 동시에 떨어진다.

실험6. 휴지를 책 아래에 두고 낙하

결과6. 사기꾼이라는 학생의 비난

실험7. 휴지를 책 위에 두고 낙하

결과7. 휴지와 책 동시에 낙하

팬텀 3를 가지고 얼마나 들어올릴 수 있을까? 에대한 궁금증을 해겨랗기 위해 자료들을 찾아 보았다.

팬텀 3 모터 1개의 스펙상 최대 추력은 850g이다. 모터가 4개이므로 총 추력은 3400g이다.

기체는 1216g(스탠다드) 이므로 여유 추력은 2184g 이다. 하지만 여유추력을 모두 사용하기는 어렵다.

기체가 자유롭게 움직이면서 버틸수 있는 추가중량은 대략 700g 정도로 추산된다.

 바둑을 전혀 모르지만 (어제, 상대방 바둘돌을 가져올수 있는 규칙, 집의 정의에 대해 알았다...) 요즘 한창 이야기거리인 인공지능 바둑에 대해 관심이 많아 졌다. 학교 물리 시간에 무기력한 학생들을 많이 본다. 물리가 재미 없어서, 어려워서, 문과갈거라서... 그아이들도 인공지능 이야기 하면 벌떡일어나 이야기를 듣는다.

 이세돌이 너무나도 무력하게 지는 모습을 보며 훗날 인공지능이 세상을 지배하는 무서운 시나리오도 많이 쏟아져 나오고 있다. 그런날이 오지 않을거라고 생각하긴 하지만, 세상이 내생각대로 흘러가지 않는다는걸 알기에 실제 그런일이 일어날지도 모르겠다. 

 기술적 특이점이란 인간이 만든 기술이 스스로 발전하여 인간이 이해 못하는 경지에 이르거나, 인간이 개발한 기술로는 따라잡지 못하는 상태를 말한다. 인간이 만든 인공지능이 인간을 뛰어넘어있어, 인공지능이 우월해진 상태, 우리가 두려워 하는 그런 상태일 것이다.

 그러나 한 인간에게 이미 기술적 특이점은 이미 와 있다. 우리가 매일 만지는 스마트폰내의 메커니즘을 일반인들이 이해할 수 있을까? 혹은 전자공학자가 스마트폰 안에 있는 기술들을 다 이해할까? 냉장고는 어떻게 안쪽이 차가운지 사람들이 알까? 냉장고나 제습기나 에어컨이나 다 똑같은것들이라는걸 알까?

 이 특이점이 무서운 이유는 기술들이 우리를 잠식해 버리는 상황이 두려운 것이다. 그렇다면 우리는 지금 사용하고 있는, 특이점에 도달해 있는 여러 기술들에 대해 이 특이점을 부수어야 하지 않을까. 그것이 우리가 학교에서 과학을 배우고 첨단기술에 대해 배우는 목적이 아닐까 생각해 본다.

레이저 제품을 보다보면 표지가 붙어있고 

레이저 클래스1, 클래스 2 등이 표시가 되어있다.

각 클래스는 레이저 노출에 따른 인체의 영향을 단계별로 표시한 것인데 1이 가장 약한 단계 4가 가장 강한 레이저 단계이다.

클래스1 (1급 레이저제품) : 제품자체가 근원적으로 안전하게 설계된 제품 으로서 주어진 사용조건에서 1 급 노출방출한계를 초과하는 수준으로 방출될 수 없는 제품.

클래스2 (2급 레이저제품) : 가시광(400 700nm)을 방출하고 연속파나 펄스 모드에서 작동하는 낮은 출력의 레이저제품으로써 레이저에 노출시 보통 눈을 깜박이는 반 사작용 등을 유발시키는 수준의 제품.

클래스3 (3급 레이저제품) : 3A, 3B로 나뉘며, 3A 급 제품은 가시광 (400 700nm)에서는 2 급 노출방출한계의 5 배 이하이고, 그밖의 파장에서는 1 급 노출방출한 계의 5 배 이하의 수준을 말하며, 3B 급 제품은 직접 빔을 관찰시 위험한 수준의 제품.

클래스4(4급레이저제품) : 3B 급 노출방출한계를 넘는 고출력 수준의 제품.

일반적으로 볼수 있는 레이저 제품은 클래스1 이다. 레이저를 사용하는 광 마우스나 CD롬 등이 이에 해당된다.

약한 출력의 레이저 포인터의 경우 클래스2이다. 영향성은 낮다고 보이지만 노출될경우 시력에 영향을 줄 수 있으니 조심해야한다.

클래스2 사진

클래스 3을 넘어서는 제품의 경우 일반인들이 쉽게 구하지 못하게 되어있으며 실험, 제조, 의료 등의 특수 목적으로 사용된다. 이러한 레이저들은 반사되거나 심지어 산란되는 빛에도 영향을 미칠 수 있다.

물이 가득 찬 양동이를 빙글 빙글 돌려도 물이 쏟아지지 않는다.

양동이 안의 물은 바깥쪽으로 원심력(관성력의 일종)을 받기 때문이다.

만약 원심력이 중력을 이기지 못할 정도로 양동이를 천천히 돌리면 물은 당연히 쏟아진다.

그런데 돌리는 것을 보다보면 쏟아지지는 않는데, 양동이 안에서 본 입장에선 어떨까?

줄을 매단 접시와 컵, 빨간 색소를 탄 물을 가지고 실험을 해보았다.

화질은 720p 60fps 로