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물리
Q1. [민감성, 정교성] 일반적인 권총의 탄환은 질량이 2~5g 정도이고, 발사시 속도가 약 300m/s다. 영화 속 주인공이 멋지게 권총탄 10발을 명중시켰다고 할 때, 체중 70kg의 악당은 정말로 뒤로 날아가 쓰러지게 될까? 총탄의 속도 변화가 없고, 총탄의 에너지가 0.01초만에 모두 전달된다고 가정할 때 악당이 움직
이게 될 거리는 얼마인가?
전문가 클리닉 미디어를 통해 얻는 여러 정보 중에는 잘못됐거나 일부러 거짓으로 만들어내는 것이 있습니다. 이때 비판적으로 사고하는 능력을 갖고 있다면 주어진 정보에 대해 사실과 허구를 구분할 수 있습니다. 문제 상황을 인식하고 분석하는 능력을 갖는 것은 과학자의 기본 소양입니다. 주어진 것을 당연하게 받아들이지않는 비판적 사고를 통해 새로운 발견이나 발명을 이룰 수 있습니다.
문제에서는 총알의 질량과 속도, 충돌시간이 주어졌기 때문에 충돌에 대해 판단해야 합니다. 총알의 에너지가 악당에게 모두 전달되고, 하나의 물체로 합쳐진다고 가정할 수 있습니다. 총알의 질량이 악당의 질량에 비해 매우 작으므로 무시하고 계산해도 됩니다. 충격량에 의해 발생하는 힘을 계산하고 이를 바탕으로 가속도, 이동거리를 구할 수 있습니다.
지구과학
Q1. [민감성, 융통성] 21세기 과학계뿐 아니라 인류 전체의 가장 큰 화두는 지구온난화라고 해도 과언이 아니다. 해마다 기록을 경신해가는 최고 온도 기록과 길어지는 여름은 지구온난화가 지속적으로 일어나는 것을 피부로 느끼게 해준다. 그런데 올해는 무더운 여름이 길게 지속되는 것 같더니 추석연휴에 기록적인 폭우가 발생했다. 이어서 평년에 비해 열흘이나 빨리 첫얼음이 어는 등 갑작스런 추위가 몰려왔다. 기상청에서는 평년의 태풍 발생건수가 약 20건인 데 비해 올해에는 9월 28일까지 12개의 태풍이 발생하는 데 그쳐 이번 겨울이 예년에 비해 더 추운 겨울이 될 것으로 예상했다. 태풍의 수와 겨울 기온 사이에는 어떤 관계가 있을까? 지구의 온도 조절과 열 교환을 고려해서 기상청의 예상이 올바른지를 설명하시오.
전문가 클리닉 지구의 평균 온도는 약 14℃입니다. 현재까지 알려진 바로 지구는 우주에서 유일하게 표면에 액체 상태의 물이 존재하고, 생물이 살기에 적합한 행성입니다. 하지만 위도나 지형에 따른 온도차는 매우 큽니다. 최저 온도는 영하 89℃, 최고 온도는 58℃에 이릅니다.
이런 온도차는 기본적으로 각 지역의 위도에 따른 태양의 고도차에서 비롯됩니다. 온도가 다른 물체가 연결되면 필연적으로 대류와 전도를 통해 열에너지가 이동합니다. 지구는 크게 두 가지 방법으로 열에너지를 순환시킵니다. 한 가지는 대기의 대순환이고, 다른 하나는 해류의 대순환입니다. 저위도에서 뜨거워진 바닷물은 난류가 돼 고위도 지역으로 이동하고, 고위도에서 냉각된 바닷물은 한류가 돼 저위도 지역으로 이동해 저위도와 고위도의 열에너지를 교환합니다. 한편 저위도 지역에서 발생한 태풍은 고위도 지역으로 대기 중의 열을 이동시킵니다.
북극에서 시베리아 지역에 이르는 시베리아 기단은 육지에 위치하기 때문에 열에너지를 태풍을 통해 공급받습니다. 그런데 태풍이 적게 발생하고 그 규모도 작은 경우에는 대기를 통해 전달되는 열에너지의 양이 적어 시베리아 기단의 온도가 더 낮게 유지됩니다. 시베리아 기단은 우리나라의 겨울 날씨를 좌우하기 때문에 시
베리아 기단의 온도가 낮은 경우 세력이 강화돼 더 빨리 겨울이 오고, 더 춥고 긴 겨울이 될 것을 예상할 수 있습니다.
날씨가 갑자기 추워지면서 지구온난화가 약화되는 것은 아닌가 싶지만, 오히려 지구온난화에 따라 기존의 기후 패턴이 변화하는 것으로 볼 수 있습니다. 결과적으로 앞으로는 더욱 극단적인 기상이 발생할 가능성이 커지고 있습니다.
예시답안 여름의 더위와 겨울의 추위는 북태평양 기단과 시베리아 기단의 활성화에 따라 달라진다. 지구의 위도에 따라 태양의 고도가 달라지기 때문에 저위도 지역에는 고위도 지역보다 더 많은 열에너지가 도달한다. 그 결과 저위도 지역과 고위도 지역 사이의 열 불균형이 심해지는데 지구는 바다와 대기를 이용해 열을 순환시켜 극단적인 열 불균형을 막고 있다.
여름철에 발생하는 태풍은 저위도 지역의 열에너지를 고위도 지역까지 전달해주는 좋은 매개체다. 따라서 태풍이 많이 발생한 해에는 시베리아 기단의 영향력이 대체로 약해져서 따뜻한 겨울을 날 수 있다. 반대로 태풍이 적게 발생하면 저위도 지역의 열에너지가 시베리아 기단까지 전달되지 않기 때문에 더욱 차갑게 발달한 시베리아 기단에 의해 평년보다 추운 겨울 날씨가 될 수 있다.
물론 기후나 날씨와 연관된 변수가 워낙 다양하기 때문에 태풍이 적게 발생한 것만으로 추운 겨울을 예상하긴 어렵다. 하지만 다양한 관측결과나 올해의 기상 변화를 고려하면 추운 겨울을 대비해야 한다는 예상을 충분히 할 수 있다.
수학
Q1. [정교성, 독창성] 삼각형 ABC를 다음 세 조건을 모두 만족하는 삼각형으로 분할하려고 한다.
1) 7개의 삼각형으로 분할한 모양을 그리시오.
2) 19개의 삼각형으로 분할한 모양을 그리시오.
3) 위의 조건에 따라 삼각형 ABC를 분할한다면 최대 몇 개의 삼각형으로 분할할 수 있는지 답하고, 그 이유를 쓰시오.
전문가 클리닉 중1 때 배운 정다면체와 그래프 이론이 결합된 문제입니다. 입시 경향이 바뀌고 있는 지금의 상황에서 직접 그려보는 탐구적인 활동과 함께 문제를 창의적으로 해결하려는 시도는 꼭 필요한 학습방법입니다.
예시답안 정다면체와 정다면체의 그래프(platonic graph)를 그려보면 다음과 같다.
1번 문제의 답은 정팔면체의 그래프이고, 2번 문제의 답은 정이십면체의 그래프이고, 3번 문제의 답은 19다.
Q1. [민감성, 정교성] 일반적인 권총의 탄환은 질량이 2~5g 정도이고, 발사시 속도가 약 300m/s다. 영화 속 주인공이 멋지게 권총탄 10발을 명중시켰다고 할 때, 체중 70kg의 악당은 정말로 뒤로 날아가 쓰러지게 될까? 총탄의 속도 변화가 없고, 총탄의 에너지가 0.01초만에 모두 전달된다고 가정할 때 악당이 움직이게 될 거리는 얼마인가?
전문가 클리닉 미디어를 통해 얻는 여러 정보 중에는 잘못됐거나 일부러 거짓으로 만들어내는 것이 있습니다. 이때 비판적으로 사고하는 능력을 갖고 있다면 주어진 정보에 대해 사실과 허구를 구분할 수 있습니다. 문제 상황을 인식하고 분석하는 능력을 갖는 것은 과학자의 기본 소양입니다. 주어진 것을 당연하게 받아들이지않는 비판적 사고를 통해 새로운 발견이나 발명을 이룰 수 있습니다.
문제에서는 총알의 질량과 속도, 충돌시간이 주어졌기 때문에 충돌에 대해 판단해야 합니다. 총알의 에너지가 악당에게 모두 전달되고, 하나의 물체로 합쳐진다고 가정할 수 있습니다. 총알의 질량이 악당의 질량에 비해 매우 작으므로 무시하고 계산해도 됩니다. 충격량에 의해 발생하는 힘을 계산하고 이를 바탕으로 가속도, 이동거리를 구할 수 있습니다.
지구과학
Q1. [민감성, 융통성] 21세기 과학계뿐 아니라 인류 전체의 가장 큰 화두는 지구온난화라고 해도 과언이 아니다. 해마다 기록을 경신해가는 최고 온도 기록과 길어지는 여름은 지구온난화가 지속적으로 일어나는 것을 피부로 느끼게 해준다. 그런데 올해는 무더운 여름이 길게 지속되는 것 같더니 추석연휴에 기록적인 폭우가 발생했다. 이어서 평년에 비해 열흘이나 빨리 첫얼음이 어는 등 갑작스런 추위가 몰려왔다. 기상청에서는 평년의 태풍 발생건수가 약 20건인 데 비해 올해에는 9월 28일까지 12개의 태풍이 발생하는 데 그쳐 이번 겨울이 예년에 비해 더 추운 겨울이 될 것으로 예상했다. 태풍의 수와 겨울 기온 사이에는 어떤 관계가 있을까? 지구의 온도 조절과 열 교환을 고려해서 기상청의 예상이 올바른지를 설명하시오.
전문가 클리닉 지구의 평균 온도는 약 14℃입니다. 현재까지 알려진 바로 지구는 우주에서 유일하게 표면에 액체 상태의 물이 존재하고, 생물이 살기에 적합한 행성입니다. 하지만 위도나 지형에 따른 온도차는 매우 큽니다. 최저 온도는 영하 89℃, 최고 온도는 58℃에 이릅니다.
이런 온도차는 기본적으로 각 지역의 위도에 따른 태양의 고도차에서 비롯됩니다. 온도가 다른 물체가 연결되면 필연적으로 대류와 전도를 통해 열에너지가 이동합니다. 지구는 크게 두 가지 방법으로 열에너지를 순환시킵니다. 한 가지는 대기의 대순환이고, 다른 하나는 해류의 대순환입니다. 저위도에서 뜨거워진 바닷물은 난류가 돼 고위도 지역으로 이동하고, 고위도에서 냉각된 바닷물은 한류가 돼 저위도 지역으로 이동해 저위도와 고위도의 열에너지를 교환합니다. 한편 저위도 지역에서 발생한 태풍은 고위도 지역으로 대기 중의 열을 이동시킵니다.
북극에서 시베리아 지역에 이르는 시베리아 기단은 육지에 위치하기 때문에 열에너지를 태풍을 통해 공급받습니다. 그런데 태풍이 적게 발생하고 그 규모도 작은 경우에는 대기를 통해 전달되는 열에너지의 양이 적어 시베리아 기단의 온도가 더 낮게 유지됩니다. 시베리아 기단은 우리나라의 겨울 날씨를 좌우하기 때문에 시
베리아 기단의 온도가 낮은 경우 세력이 강화돼 더 빨리 겨울이 오고, 더 춥고 긴 겨울이 될 것을 예상할 수 있습니다.
날씨가 갑자기 추워지면서 지구온난화가 약화되는 것은 아닌가 싶지만, 오히려 지구온난화에 따라 기존의 기후 패턴이 변화하는 것으로 볼 수 있습니다. 결과적으로 앞으로는 더욱 극단적인 기상이 발생할 가능성이 커지고 있습니다.
예시답안 여름의 더위와 겨울의 추위는 북태평양 기단과 시베리아 기단의 활성화에 따라 달라진다. 지구의 위도에 따라 태양의 고도가 달라지기 때문에 저위도 지역에는 고위도 지역보다 더 많은 열에너지가 도달한다. 그 결과 저위도 지역과 고위도 지역 사이의 열 불균형이 심해지는데 지구는 바다와 대기를 이용해 열을 순환시켜 극단적인 열 불균형을 막고 있다.
여름철에 발생하는 태풍은 저위도 지역의 열에너지를 고위도 지역까지 전달해주는 좋은 매개체다. 따라서 태풍이 많이 발생한 해에는 시베리아 기단의 영향력이 대체로 약해져서 따뜻한 겨울을 날 수 있다. 반대로 태풍이 적게 발생하면 저위도 지역의 열에너지가 시베리아 기단까지 전달되지 않기 때문에 더욱 차갑게 발달한 시베리아 기단에 의해 평년보다 추운 겨울 날씨가 될 수 있다.
물론 기후나 날씨와 연관된 변수가 워낙 다양하기 때문에 태풍이 적게 발생한 것만으로 추운 겨울을 예상하긴 어렵다. 하지만 다양한 관측결과나 올해의 기상 변화를 고려하면 추운 겨울을 대비해야 한다는 예상을 충분히 할 수 있다.
수학
Q1. [정교성, 독창성] 삼각형 ABC를 다음 세 조건을 모두 만족하는 삼각형으로 분할하려고 한다.
| (가) 꼭짓점 A, B, C를 제외하고 나머지 꼭짓점들은 모두 삼각형 ABC의 내부에 있다. (나) 각 꼭짓점에 모이는 변의 개수는 모두 같다. (다) 꼭짓점은 모두 삼각형의 변의 양 끝에만 위치한다. |
1) 7개의 삼각형으로 분할한 모양을 그리시오.
2) 19개의 삼각형으로 분할한 모양을 그리시오.
3) 위의 조건에 따라 삼각형 ABC를 분할한다면 최대 몇 개의 삼각형으로 분할할 수 있는지 답하고, 그 이유를 쓰시오.
전문가 클리닉 중1 때 배운 정다면체와 그래프 이론이 결합된 문제입니다. 입시 경향이 바뀌고 있는 지금의 상황에서 직접 그려보는 탐구적인 활동과 함께 문제를 창의적으로 해결하려는 시도는 꼭 필요한 학습방법입니다.
예시답안 정다면체와 정다면체의 그래프(platonic graph)를 그려보면 다음과 같다.
1번 문제의 답은 정팔면체의 그래프이고, 2번 문제의 답은 정이십면체의 그래프이고, 3번 문제의 답은 19다.
