어떤 색깔의 컵이 잘 식지 않을까요?

바르게 알고 있나요? /

코코아를 좋아하는 창의는 머그컵 하나를 사려고 합니다. 코코아를 오랫동안 따뜻한 상태로 마실 수 있는, 잘 식지 않는 컵으로 말이지요. 그릇 가게에는 예쁜 컵 세 개가 있습니다. 하나는 흰색, 하나는 검은색, 또 하나는 은색으로 반짝이는 컵입니다.

흰색은 모든 빛을 반사하고, 검은색은 모든 빛을 흡수한다고 알고 있는 창의는 어떤 컵을 골라야 할지 고민했습니다. 또 보온병은 보통 은색이라서 보온병처럼 생긴 은색 컵이 좋을 것 같기도 하고 말이지요. 어떤 컵이 잘 식지 않는 컵일까요? 재질(열전도율)을 고려하지 말고 표면의 색깔만을 고려해 골라 보세요.

① 흰색

② 검은색

③ 은색

박성미/창의와탐구 와이즈만영재교육연구소 책임연구원

정답과 해설은 다음주에 싣습니다

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[지난주 정답]

정답 ② 무거운 사람이 먼저 도착할 것이다.

공기의 저항이 없는 곳에서 물체가 떨어지면 모두 똑같은 속도로 떨어집니다. 중력의 영향만 받는 자유 낙하의 경우 무거운 물체가 물론 더 큰 힘(중력)으로 잡아당겨지긴 하지만 대신 관성이 크므로, 중력 효과와 관성에 의한 효과가 정확하게 상쇄되기 때문입니다.

곧, 공기의 저항이 없는 곳에서는 가벼운 물체와 무거운 물체가 떨어지는 데 걸리는 시간은 같습니다. 그러나 낙하산을 타고 내려오는 경우를 묻는 이번 문제에서는 3번이 정답은 아닙니다. 낙하산은 공기의 저항을 이용한 것이므로, 공기의 저항이 있을 때 낙하산이 어떻게 낙하하게 될지를 생각해 봐야 합니다.

낙하산이 하강하면 속도가 계속 증가하겠지요. 속도가 증가하면 할수록 더 많은 공기와 부딪히게 되므로 공기의 저항도 계속 커지게 됩니다. 그러다가 어느 순간에는 공기의 저항력과 중력의 크기가 같아져서 속도가 계속 증가하는 가속도 운동이 아닌, 등속 운동을 하게 되지요.

이렇게 더는 증가하지 않는 상태의 속도를 종단속도라고 부릅니다. 이 종단속도는 무게가 무거우면 그 값이 더 커집니다. 따라서 무거운 물체가 더 빠른 종단속도로 내려오게 돼 빨리 지상에 이르게 됩니다.

자유 낙하하는 물체가 아래로 내려오면서 공기 저항을 받아 일정한 종단속도에 도달하지 않는다면 어떤 일이 생기게 될까요? 이 경우 하늘에서 떨어지는 비만 맞아도 치명적인 상처를 입게 될 것입니다. 이처럼 공기는 여러 가지 면에서 우리 생활이 유지되게 하는 구실을 합니다.