괴짜 물리학

괴짜물리학 - 기발한 상상력으로 풀어낸 지적 교양을 위한 물리학 입문서
렛 얼레인 지음, 정훈직 옮김, 이기진 감수 / 북라이프 / 2016년 4월

"물리학은 성행위와 비슷합니다.
행위를 통해 실질적인 결과물을 얻기도 하지만
사람들이 결과물만 얻으려고 그것을 하는 건 아니죠."
위대한 물리학자 리처드 파인만

고등학생 때 학교에서 가장 불만이었던 건 '쓸데 없는' 과목을 배운다는 거였어요.
'기본적인 계산만 잘 하면 되지~ 외국에선 구구단도 안외우고 계산기 쓰던데 우리나라 정도 배우면 많이 배우는거 아닌가? 누가 평소에 물리학 공식들을 대입해 계산해가며 사냐고?!?!?!?'라며 쓸데 없는 건 패스하고 사회 나가서 필요한 실질적인 것들을 가르쳐줬으면 좋겠단 생각을 참 많이 했었어요.
'어른들이 배우라고 가르쳐주는데에는 다 그만한 이유가 있겠지~' 싶다가도 한번씩 욱하고 이런 생각이 들더라구요. 
지금와서 드는 생각이지만 물리가 싫어서 그랬던게 아니었을까 싶네요. ㅎ
맞아요. 물리 못하는 수포자였어요 ㅡ.ㅜ 흑...

헌데,
이 쓸데없던 것에 난데없이 관심이 생겼어요.
오므리갓~!(우리 5살 큰아드님. 어린이집 친구에게서 오므리갓(오마이갓)을 배워오셨어요.)
일상과 과학을 접목해 놓은 책을 여러권 읽으면서 물리학을 깊이있으면서 어렵지 않게 풀어놓은 책이 있으면 좋겠다 싶었는데 드디어! 나왔더라구요.
늦었지만 다시 물리를 정복해보리! 다짐하며 열공모드 + 전투모드까지 더해 열심히 읽었어요.
(제가 못알아 들어도 읽단 읽는데는 재주가 뛰어나거든요. 못먹어도 고랄까요.ㅎ)

《괴짜 물리학》은 스포츠, 일상, 영화, 방송에서 한번쯤 "왜?"라고 묻고 지나칠 법한 것들을 끄집어 내어 물리학적으로 설명해 줍니다.
스타워즈는 아예 챕터가 하나 있을 정도구요,

"인구가 많아지면 지구가 달을 끌어당길까?", "토르의 망치는 왜 아무나 못들까?", "캡틴 아메리카의 방패는 얼마나 무거울까?", "자판을 두드려 휴대폰을 충전할 수 있을까?","지진이 빠를까 트윗이 빠를까?", "비행기에서 땅콩 한봉지를 빼면 얼마나 절약될까?", "칠면조 고기를 낙하시켜 익힐 수 있을까?", "바나나로 발전기를 만들 수 있을까?", "아놀드 슈왈제네거는 무엇으로 만들어 졌을까?" 등등..

호기심을 팍팍 자극하는 질문들이 가득해 머릿 속이 근질근질해지더라구요. ㅎㅎ

처음 이 책의 목차에 적힌 질문들을 보고 답이 먼저 궁금했었어요.
몇 번의 짧은 고비를 넘기고 ⅔쯤 읽고 나니 이 책은 질문과 답보다 과정이 중요하단 생각이 들었어요.
제가 원했던 것도 애초에 '답'이 아니라 "왜"였는데.... 질문엔 답이 있어야 한단 고정관념이 여기서도 발동했었나봐요. 얼른 정신차리고 다시 책에 집중했어요.

몇번의 짧은 고비 부터 이야기해야 할 것 같아요.
책에서 간혹 계산을 혼자 뚝딱 해놓아 당황스러울 때가 있었어요.

"앞서 알아낸 두가지 갑을 가지고 계산하면 손가락으로 한번 두드릴 때 한 일은 약 0.0045J이라는 결과가 나옵니다."
"스톰트루퍼의 벨트에서 머리 꼭대기까지의 거리를 0.71m라고 가정하면, 영상으로부터 위치와 시간 데이트럴 얻은 후 계산한 광선의 속도는 15m/s입니다."

"잉? 어떻게 계산해서 이게 나온거지?"
앞뒤 문맥을 읽으면 이해는되는데 계산 한 공식이 궁금한데,, 공식은 종종 이렇게 건너뛰더라구요. (저만 모르는 걸 수도 있어요. 앞에서 밝혔듯이 전 물리를 못했거든요. 앜!창피해요!ㅋㅋ)

"중력은 '자동차의 질량 x 중력장의 크기(9.8N/kg)'입니다."라고 설명해 줄때도 있지만!
"나만 모르는건가?"싶어 당혹스럽긴 했지만!
계산아니여도 이해해야 할 내용들이 가득한지라 공식은 패스하기로 했어요. 생각해보니 공식까지 다 넣었으면 책이 터졌을지도 모르겠네요..;어쨌든 읽으면서 느꼈던건 공식이 문제가 아니라는거 였어요. ㅎㅎㅎㅎㅎㅎ


재미있게 읽은 거 나눠볼께요 :-)

┃비행기에서 땅콩 한 봉지를 빼면 얼마나 절약될까?
얼마 전 아메리칸 행공이 두꺼운 기내 규정집을 아이패드로 대체하는 것을 미국 연방항공청(FAA)로부터 승인받았다는 뉴스가 나왔습니다.  기내 규정집은 해당 항공기에 대한 정보가 빠짐없이 수록된 책으로 그 무게는 16kg 정도입니다. 아메리칸항공은 종이 책으로 된 규정집을 아이패드로 교체해 연간 120만 달러를 절약할 수 있을 것이라고 주장했습니다.

아이패드 무게가 680g이라면 순수하게 절역되는 무게는 14.5kg정도가 됩니다. 줄어드는 질량 1kg당 연 8만 2천달러를 절약할 수 있단 계산이 나옵니다. 땅콩은 한 봉지에 25g정도 되니까 연간 2,069달러를 절약할 수 있겠네요.

그럼 비행할 때  비행기에 땅콩을 몇 봉지나 실을까요?
비행기당 좌석은 평균 300석이니 땅콩이 400봉지가 있다고 가정한다면 연간 절약되는 비용은 약 80만 달러나 되네요!;;

그럼 비행기 당 80명의 승객이 탑승하고 그들이 비행기에 탑승하기 전 화장실에 들린다면 얼마를 절약할 수 있을까요,,,,,?
답은 마지막에-



┃맥주를 시원하게 하려면 얼음이 얼마나 필요할까?
(그냥 아이스팩하나 넣고 버텨도 되지만, 물리학적으로 계산해보아요♥ 우리!!! 혼자하기 싫어요~ㅋㅋㅋ)

가정
· 음료수는 n개이고 22℃ 실온에 있다.
· 음료를 0℃ 얼음과 같이 둔다.
· 캔에는 물이 가득 들어 있다. 캔의 표준 크기는 12온스, 물의 양은 355ml 또는 355g이다.
· 캔의 재질은 알루미늄, 무게는 15g이다.
· 아이스박스 질량은 0이다. 음료가 시원해지는 동안 에너지의 이동은 작다.

22℃ 의 음료와 얼음의 에너지 변화를 더하면 0이 되어야 합니다. 둘은 결국 온도가 같아 지므로 음료는 얼음보다 차가워질 수 없습니다.
물체에서 열에너지의 변화는 온도변화, 질량 열용량에 의해 결정됩니다.

m은 물체의 질량, ∆T는 온도변화, C는 물체의 열용량입니다.
계산하면 음료수 하나에 얼음이 250g이 필요하게 됩니다. (라는데 왜 전 자꾸 숫자가 어설프게 나올까요? ㅎㅎ)

반대로 생각해볼까요?
봉지에 들어있는 4.5kg짜리 얼음을 구입했는데, 이 얼음은 음료수 몇 캔을 시원하게 할 수 있을까요?
이 정답도 마지막에 - ㅎㅎㅎ

+
정답

오줌의 밀도를 1,000kg/m³, 오줌의 평균 질량은 0.3kg, 비행기 승객이 80명이면 모두 24kg의 질량이 절약.
아이패드를 통해 절약한 금액의 모형을 그대로 사용하면 연간 연료비 절약은 198만 달러.


4.5kg짜리 얼음에 적당한 음료는 18개입니다. 하지만 장거리 이동이라면 계산이 또 달라지겠죠?@_@;


+
바나나 발전기
바나나에 들어있는 방사능, 핵으로 에너지를 만드는건데 정말 재미있더라구요. 바나나에 방사능이 있다는 것도 놀랍고 바나나로 발전기를 만들 생각을 한다는 것 자체도 참 신기하더라구요. 수많은 계산이 더 신기해서;;; 꼭 나누고 싶었는데 계산할 때 나오는 위첨자가 스마트에디터에선 적용이 되질 않아 나눌 수가 없네요. 힝ㅎㅎ