카테고리 글 보관함: 과학

Tacoma Bridge의 붕괴원인이 resonance가 아니다?

File:TacomaNarrowsBridgeCollapse in color.jpg
타코마 브릿지(1940), 위키피디아

지금까지 resonance (공진) 현상에 의해서 붕괴된 줄만 알았던 타코마 브릿지가 사실은 (aeroelastic) flutter 현상에 의해 붕괴된 거라 하네요. 위키피디아 설명으로는 flutter란 외부의 aeroelastic force가 어떤 구조의 resonance frequency와 커플링되면서 큰 움직임을 주는 것이라 합니다. 여기서 말하는 커플링이란 구조의 움직임이 aeroelastic force를 더 크게 만들고 다시 이 aeroelastic force가 구조를 더 많이 움직이게끔 하는 positive feedback 현상을 말합니다. 이는 외부 힘이 resonance frequency로 주어지는(즉 힘의 크기가 일정하게 바뀌는) resonance 현상과는 다르게 일정한 크기의 힘이 가해지는 경우에도 생기므로 resonance 현상과 구분되어야 합니다. Resonance 현상을 설명하는 많은 text에서 tacoma bridge를 예로 드는 경우가 많은데 엄밀히 말하면 잘못된 예가 되겠죠.

Newton’s law 중 오해하기 쉬운 것

다들 알다시피 Newton’s law 세가지는

1. F = 0 이면 물체는 등속운동하거나 정지해있다.
2. F = ma이다.
3. 작용, 반작용

그런데 3번 법칙은 general law가 아니다. 즉, 모든 경우에 성립되는 법칙이 아니다. 힘이 중심력(Central force)인 경우에만 성립한다. Central force란 힘의 크기가 r만의 함수이고 방향은 두 물체를 연결하는 선 상에 있는 힘을 말한다. 즉, 자기력의 경우엔 작용, 반작용의 법칙이 성립하지 않는다.

고등학교 때 같은 수업(선택과목은 해당 과목을 선택한 10반의 학생을 3반으로 가르쳤으므로)의 한 친구가 자기력을 가지고 자기력의 반작용이 뭐냐고 질문을 한 적이 있었는데 물리 선생님은 대답하지 못하였다. 대부분의 중, 고등학교 물리 선생님들이 conservative force와 함께 이 힘은 잘 모를듯.

Angular displacement는 벡터가 아니면 무엇일까?

http://en.wikipedia.org/wiki/Angular_displacement 중 일부

In three dimensions, angular displacement has a direction and a magnitude. The direction specifies the axis of rotation; the magnitude specifies the rotation in radians about that axis (using the right-hand rule to determine direction). Despite having direction and magnitude, angular displacement is not a vector because it does not obey the commutative law

물리 세계로의 즐거운 항해 카페에서 재미난 게시물을 보았다. 그 내용은 각변위가 벡터가 아니고 무엇이냐는 질문. 정말 궁금했다. 대부분이 알듯 각변위는 크기와 방향이 있다. 그런데 벡터가 아니다. 이제 갓 벡터를 배운 고등학생들은 반문할 것이다. 크기와 방향을 가지는 것이 왜 벡터가 아니냐고…
하지만 위에 나와 있듯 교환법칙이 성립하지 않으므로 각변위는 벡터가 아니다. 벡터가 되려면 벡터 스페이스의 원소가 되기 위한 법칙 여러개를 만족해야 한다. 자세한 것은 위 내용 중 파란색 vector를 클릭.

그럼 각변위는 2차 텐서인가? 뭐지? 2차 텐서이려면 간단한 변환법칙만 성립하면 되는데 그걸 어떻게 확인하지? 댓글보니 I가 텐서라 각변위도 텐서라 하긴 하는데… 그건 아닌듯. 각변위가 1차텐서일리는 없고(벡터가 아니니깐) 2차 텐서라고 주장하는 것 같은데 그러려면 각속도도 2차 텐서이어야 하지만 분명 각속도가 9개의 성분을 갖는 건 아니고… 내 생각엔 각속도가 각변위의 시간 미분인데 각속도만 벡터가 되는 이유는 그 미분연산자 때문인 것 같고 각변위는 그냥 아무것도 아닌 것 같다. 딱 보기에도 각변위와 각속도의 성분의 개수는 같아야 한다.(ω=dΘ/dt=lim_Δt->0 {ΔΘ/Δt},ΔΘ=θ2 – θ1) 그리고 1차 텐서는 그냥 벡터다. 1차 텐서라고 벡터보다 특별한 것 같진 않다.

소광섭 교수님 논문 읽다

http://arxiv.org/pdf/physics/0211086

이게 최근 올라온 기사와 관련된 논문 맞겠지?
아무튼 시놉시스 쓸 수 있을 정도로 읽었다.
응용물리 시간에 매주 과제로 내주는 APL 논문 요약하는 것보단 쉬웠다.
실험에 쓰인 method가 단 한가지 였기 때문.
(APL논문 읽으면 첨 들어본 용어와 method, theory, tool들 때문에 고생한다 -.-;)

읽고 모 커뮤니티(S??L???)에 다음과 같은 덧글을 남겼지.

논문을 읽어보시면 발견한 것이 섬유소(coagulated fibrins)일 가능성도 있지만 섬유소의 경우 관의 구조를 갖지 않고 어느 위치에서 두 갈래로 갈라지는 일이 거의 없기 때문에 그 가능성은 매우 낮다고 한 것을 볼 수 있습니다. 논문에서는 이번에 발견한 intra blood vessel ducts (IBVD, 기사에 언급된 봉한관) 의 특징이 봉한학설에서 주장한 것과 여러 부분에서 일치하기 때문에 그것이 봉한관이다라고 주장하는 것 같습니다. 지금까지 그것을 발견하지 못한 이유는 IBVD가 너무 얇고 약하고 반투명하기 때문이라고 합니다. 그래서 10% dextrose solution이라는 것을 써서 IBVD를 굵고 강하게 하고 피를 묽게하여 그 구조를 밝혀내었습니다.

논문에서는 IBVD를 구조적인 부분에서만 분석하고 봉한학설과 비교하여 그것이 봉한관이다라는 결론을 내었습니다. 기사에는 경혈에 약이나 침을 놓으면 그 효과가 바로 장기에 전달된다는 사실을 연구팀에서 밝혔다고 했으나 제가 본 논문에서는 없었습니다.

논문의 신빙성을 알아보려면 논문에서 레퍼런스로 제시된 봉한학설 관련 논문을 더 읽어보아야 할 것 같습니다. 아무튼 다음 연구를 통해 좋은 결과를 내길 빕니다.

이건 숙제가 아니기 때문에 여기까지만 적고 패스.

논문에서 핵심적인 것이 10% dextrose solution을 썼다는 것이나 연구팀도 그 mechanism을 모른다고 한다.(응?) 그리고 논문만 봐서는 PRL급 이상의 학술지에 게재될 것 같진 않은듯. 내가 본 논문이 기사에 언급된 것과 다른 내용의 것이 아닌한 기사에서 너무 띄운 감이 있다. 발견한 것이 봉한관일 확률이 100%인 것도 아닌 것 같고 (가능성은 있으나) 한의학에 바로 응용될 수 있는 것도 아닌 것 같고… 몇 년은 더 기다려봐야 할 것 같다.

– 추가 –
어머 부끄럽다. 다음(Daum) 기사를 보니 이게 아닌 것 같다. 내가 찾은 논문에 무언가 더 찾은 듯. arxiv.org엔 이게 최근 꺼였는데 ;;;;;;;;;;; 아직 논문 발표 안한 건가?