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세계 최대 초대형 유조선 TI클래스는 화물을 가득 실었을 때 무게가 66만 톤에 달합니다. 엠파이어스테이트 빌딩보다 거의 두 배 무거운 이 거대한 철 구조물이 바다 위를 유유히 항해합니다. 상식적으로는 이해하기 어렵습니다. 우리는 철 조각을 물에 넣으면 가라앉는다는 것을 압니다. 그런데 그 철로 만든 수십만 톤짜리 배는 왜 뜰까요. 이 모순처럼 보이는 현상의 답은, 2,200년 전 시라쿠사의 욕조에서 시작됩니다.1. 부력이란 무엇인가 – 아르키메데스의 발견기원전 3세기, 그리스 수학자 아르키메데스는 욕조에 몸을 담그며 물이 넘치는 것을 보고 중요한 사실을 깨달았습니다. 물체가 유체 속에 잠기면, 그 물체가 밀어낸 유체의 무게만큼 위로 떠오르는 힘이 작용한다는 것입니다. 이것이 바로 **부력(Buoyanc..

1mm² 면적의 칼날 끝과 1cm² 면적의 무딘 칼 끝. 똑같은 힘으로 내리눌렀을 때, 재료에 가해지는 압력은 무려 100배 차이가 납니다. 압력은 힘을 접촉 면적으로 나눈 값(P = F/A)이기 때문입니다. 칼날을 갈고 닦는 행위의 본질은 결국 이 '면적'을 극단적으로 줄이는 작업입니다. 칼이 날카로울수록 잘 잘리는 이유는 신비로운 무언가가 아니라, 압력이라는 물리 법칙이 정직하게 작동한 결과입니다.1. 칼날은 면적 싸움이다 — 압력의 물리학칼로 무언가를 자를 때 우리는 손목에 힘을 줍니다. 그런데 실제로 재료를 변형시키는 것은 '힘의 크기'가 아니라 그 힘이 얼마나 좁은 면적에 집중되느냐입니다. 이를 압력(Pressure)이라 하며, 단위는 파스칼(Pa = N/m²)을 씁니다.잘 갈린 칼은 날 끝의 ..

많은 사람이 "비가 오면 물이 있어서 미끄럽다"고 단순하게 생각한다. 하지만 실제 미끄러움은 물의 존재만으로 결정되지 않는다. 더 정확히 말하면, 신발 밑창과 노면 사이에 물이 어떤 형태로 끼어드는지, 노면 위에 어떤 물질이 쌓여 있었는지, 그리고 얼마나 많은 물이 언제 쏟아졌는지에 따라 위험도가 크게 달라진다. 특히 흥미로운 점은 폭우가 퍼붓는 한복판보다, 비가 막 내리기 시작한 초반 30분이 오히려 훨씬 위험하다는 사실이다. 나도 예전에 이슬비가 잠깐 지나갔을 때 평소처럼 뛰다가 보도블록 위에서 크게 미끄러진 적이 있는데, 당시에는 단순히 내 부주의라고 여겼다. 그런데 이후 물리 교양서를 찾아보고서야, 그것이 내 행동보다 노면 조건이 물리적으로 가장 불리한 시점이었기 때문임을 이해하게 됐다. 1. 물..

급정거하는 차 안에서 안전벨트를 맨 사람과 그렇지 않은 사람이 경험하는 결과는 완전히 달라진다. 벨트를 맨 사람은 가슴에 압박을 느끼는 정도로 끝나지만, 아닌 사람은 같은 충격이 앞 유리나 대시보드에 부딪히는 사고로 이어진다. 이 차이를 만드는 건 운이 아니라 물리 법칙이다. 차는 멈췄는데 몸은 계속 앞으로 나아가려는 성질, 그게 관성이다. 안전벨트는 이 관성을 강제로 차단하고, 에어백은 피할 수 없는 상황에서 충격을 분산시킨다. 같은 법칙이 사고를 만들기도 하고, 사람을 지키기도 한다.1. 관성이란 무엇인가 — 현재 상태를 유지하려는 성질관성은 물체가 지금 하고 있는 것을 계속 하려는 성질이다. 멈춰 있으면 계속 멈춰 있으려 하고, 움직이면 계속 같은 방향으로 움직이려 한다. 외부에서 힘이 가해지지 않..

일반 단층 유리창의 열관류율은 약 5~6 W/m²·K다. 같은 면적의 단열 외벽이 0.3~0.5 W/m²·K 수준이니 열을 10배 이상 빠르게 빼앗긴다는 뜻이다. 실내 온도가 22°C여도 영하의 외기가 며칠 이어지면 단층 유리 표면은 5°C 아래로 떨어질 수 있다. 히터가 켜진 방에서 창문 옆 자리만 춥게 느껴지는 건 기분 탓이 아니다. 차가워진 유리가 몸의 열을 직접 빼앗고, 유리 표면에서 식은 공기가 바닥을 타고 흘러드는 두 가지 현상이 동시에 작용하기 때문이다. 1. 냉복사 — 공기가 따뜻해도 몸은 차갑다창문 옆이 추운 첫 번째 이유는 냉복사다. 사람의 몸은 항상 적외선 형태의 복사열을 사방으로 내보내면서 동시에 주변 물체에서 복사열을 흡수한다. 주변이 따뜻하면 받는 게 많고, 차가우면 받는 게 적..