자연과학의 이해 5주차 수업 PDF

자연과학의 이해 5주차 수업 1 5. 윌리엄 하비의 과학: 혈액순환론(p. 79) 아리스토텔레스 코페르니쿠스 갈릴레이 - 갈레노스: ‘혈액이 심장에서 만들어진다’ 골수에서 생성 케플러 ‘음식이 간으로 들어가므로 혈액은 간에서...

자연과학의 이해 5주차 수업 1 5. 윌리엄 하비의 과학: 혈액순환론(p. 79) 아리스토텔레스 코페르니쿠스 갈릴레이 - 갈레노스: ‘혈액이 심장에서 만들어진다’ 골수에서 생성 케플러 ‘음식이 간으로 들어가므로 혈액은 간에서 동맥혈: 붉은색 생성되어 심장으로 이동 후 전신에서 소모 정맥혈: 푸른색 된다’ 소순환 - 세르베투스: ‘폐순환’ 주장 - 베살리우스: 근대 해부학의 기초 마련 - 하비: ‘심장이 수축하여 혈액을 온몸으로 내보낸다’ 혈액 생성 장소, 혈액이 어떻게 심장으로 재유입되는지에 대한 실험 시도 대순환 ‘심장이 많은 양의 혈액을 방출한다,’ 즉 ‘인체의 혈액은 순환한다’ 2  ※ 혈관: 동맥, 정맥, 모세혈관 - 스승 파브리치우스: 심장에서 심장으로 나오는 혈액 들어오는 혈액 정맥 내 판막 발견, 판막 구조 및 기능 설명(그림 5.15) ‘정맥 내 판막이 혈액의 흐름 속도를 낮춰서 혈액의 양을 조절한다’ - 하비는 스승 파브리치우스 의견에 반대: ‘정맥 내 판막이 혈액을 심장으로 들여보내는 혈액순환 기능을 한다’ 하비의 결찰사 실험(그림 5.16) 신체나 혈관 일부를 묶어 압축하기 위한 실 3 - 정맥을 묶었을 때: 심장에서 멀리 위치한 혈관의 부피 증가 정맥 내 혈류는 심장 안으로 향함 - 동맥을 묶었을 때: 심장과 묶은 부위에 위치한 혈관의 부피 증가 동맥 내 혈류는 심장 밖으로 향함 - 동맥과 정맥의 기능: 혈액 순환 - 말피기: 동맥과 정맥 혈액이 만나 는 ※ 말피기소체: 곳은 신소체,모세혈관 발견 오줌 성분 걸러낸 기관 4 6장. 근대의 과학 1. 뉴턴의 과학: 만유인력의 법칙(p. 83) 중력 개념: 뉴턴 ↔ 로버트 훅 빛의 성질: 뉴턴 ↔ 호이겐스 미적분 계산법: 뉴턴 ↔ 라이프니츠 - 저서: 프린키피아(Principia, 자연철학의 수학적 원리) 정지한 상태 관성력: 50kg < 100kg 1) 관성의 법칙 - 관성: 외력이 작용하지 않는 한, 물체가 현재의 (운동)상태를 유지하려는 성질 운동상태가 변할 때 물체의 저항력 50kg 100kg - 관성력: 물체가 현재의 (운동)상태를 유지하려는 힘 - 질량 클수록 운동상태 변화 시키기 어려움 질량과 관성은 비례 5 2) 힘-가속도의 법칙 속도 단위, 𝑚/𝑠 가속도 단위, 𝑚/𝑠 𝑠 = 𝑚/𝑠 2 등속 F 직선운동 - 물체의 이동은 물체에 작용하는 힘의 세기에 비례 - 가속도: 일정한 시간에 주어진 힘의 ① 알짜힘 세기에 따라 속도가 변하는 비율 ② a 작용하는 힘과 - 그림: F(force), m(mass), 같은 방향으로 진행 a(acceleration) (1) (2) 6 3) 작용-반작용의 법칙 - 그림: 동일 직선 위에서 서로 다른 물체 사이에서 작용하는 힘의 관계 항상 크기는 동일, 방향은 반대 50kg 100kg 4) 만유인력의 법칙 G: 만유인력 상수, r: 거리 𝑚2 : 사과의 질량 - 만유인력: 질량이 있는 물체들이 서로 끌어당기는 힘 𝐹1 : 사과가 지구를 - 그림: 지구- 사과 사이에는 같은 크기의 인력 작용 끌어당기는 힘 → 사과는 지구(지표면)로 떨어짐 𝐹2 : 지구가 사과를 끌어당기는 힘 질량과 관성 크기 비례: 지구 관성 > 사과 관성 𝑚1 : 지구의 질량 - 동일한 인력이 작용: 관성질량이 적은 사과가 지구로 떨어지게 됨 지구가 제 자리에 있으려고 하는 관성이 더 크기 때문 7 2. 로버트 훅의 과학: 세포의 발견(p. 89) 1P 2P 3P - 기체에 대한 연구 수행 Robert Hooke - 보일(R. Boyle)의 제자 4V 2V 1V (1635-1703) 보일(R. Boyle)의 법칙: 온도(T)가 일정할 때, 기체의 부피(V)와 압력(P)은 반비례 관계 PV = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡(일정) 1) 세포의 발견 - 흑사병 유행 당시, 현미경에 조명장치를 고안(1665), 관찰 대상(광물, 동물, 식물을 그림으로 표현 코르크의 세포 구조 - 코르크에서 세포 발견 ‘cella’ 작은 방 - 저서 ‘미세기하’, 영국왕립학회 회장 역임 8  ※ 목성형 행성: 크기, 질량 ↑, 주위에 위성이 많음, 2) 목성의 대적점 발견 자전속도 빠르고, 공전속도 느림, 차등자전을 함 - 목성의 대적점(great red spot) 발견(1664) ※ 목성의 차등자전: NEB: 적도북쪽벨트, North Equator Belt SEB: 적도남쪽벨트, South Equator Belt 9 3) 훅의 법칙 용수철(탄성체) - 탄성: 원래 모양으로 되돌아 가려는 성질 - 탄성력의 크기: 외부에서 가한 힘의 크기와 동일 𝐹 = −𝑘𝑥 𝑥: 용수철 상수 - 탄성력 방향: 변형된 방향의 반대 - 그림 6.11: 평형점 A 탄성력(-F) 당기는 힘(F) B 10 3. 플램스티드의 과학: 그리니치 천문대(p. 94) 영국 최초의 1) 플램스티드 왕립천문학자 - 그리니치 천문대 설립 건의(그림 6.13) 이심률 약 0.96 - 항성 ‘황소자리 34‘ 발견: 행성 천왕성 독일 천문학자 윌리엄 허셜에 의해 발견 2) 핼리 - 1531, 1607, 1682년에 혜성 관측 - 1758년에 혜성 관측 가능 예상 - 1758년 말~1759년 초에 혜성 출현 11 7장. 전기를 쓰게 된 역사의 과학 1. 유리병 속의 전기: 축전기 원리(p. 97) 호박(elektron) - 고대 그리스, 마찰 전기(frictional electricity) 현상 발견 - 마찰전기: 서로 다른 종류의 두 물체를 마찰했을 때 발생하는 정전기 ─ - 정전기(static electricity): 마찰에 의해 형성된 후 머물러 있는 전기 ┼ 전기적 중성 - 축전기 원리 개념 발상 12  ① - 18세기 당시 전기를 ‘유체’라 여겼으므로 +전하를 띤 유리막대를 모을 수 있다고 판단 도체(뚜껑)에 접촉 - 축전기 원리 개념: ② -전하가 금속사슬을 네덜란드의 뮈스헨부르크 통해 유리막대로 이동 독일의 클라이스트 ③ 주석박 안쪽은 +전하, - 프랑스의 놀레: ‘라이덴병’이라 명명 바깥쪽은 –전하 - 라이덴병에 전기가 저장되는 원리(p. 98) ∴ 인력에 의해 전하 저장 - 그림 7.1: 더 많은 양의 전기 저장하려면? 주석박 면적 더 넓게, 바닥면에 유리병 안팎의 주석박 거리 더 가깝게 접촉 13 2. 갈바니의 과학: 동물전기(p. 99) - 동물신경 연구에 관심 - 금속 쟁반 위에 죽은 개구리를 놓고 칼을 두 종류의 금속을 가까이 대는 순간 개구리의 움직임 발견 개구리 다리 근육에 접촉한 실험 - ‘동물전기’: 동물의 근육을 금속으로 접촉할 때 발생하는 에너지 3. 볼타의 과학: 화학전지(p. 101) - 갈바니의 동물전기 실험 재현 시도(그림 7.6) - ‘화학전지’: 동물에서 발생하는 전기가 아니라 두 종류의 금속 사이에서 일어나는 현상 화학반응과 전기현상이 관련됨 14 - 그림 7.7: 화학전지 실험장치 ※ 이온화 경향 전해질에 담긴 금속이 금속이 전자(𝑒 − )를 양이온이 되려는 경향 잃으려는 경향 - 예) 아연(Zn) > 구리(Cu) 𝑍𝑛 → 𝑍𝑛2+ + 2𝑒 − 산화(oxidation) - 그림 7.7: 화학전지 실험장치 모식도 ① ② Zn: 아연, Cu: 구리, 𝑒 − : 전자, H: 수소 𝐻 + : 수소이온, 황산수용액: 𝐻2 𝑆𝑂4 전류 방향과 ③ - 전류: 전자의 이동으로 형성 전자 이동 방향은 ‘반대’ - 황산수용액: 𝐻2 𝑆𝑂4 (𝑙) → 2𝐻 + + 𝑆𝑂4 2− 2𝐻 + + 2𝑒 − → 𝐻2 (𝑔) 환원(reduction) 15