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Elly & Julie

시스템과 상호작용

  1. 화산 하나가 어떻게 지구의 기온을 낮출까?문제 6
  2. 인공위성은 왜 떨어지지 않을까?문제 6
  3. 에어백은 무엇을 줄여 줄까?문제 7
  4. 체온에서 어떻게 반응이 빨리 일어날까?문제 5
  5. 염기 하나가 바뀌면 무엇이 달라질까?문제 6

화산 하나가 어떻게 지구의 기온을 낮출까?

이 개념 문제 6개 풀기 →
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권역의 상호작용

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자료 · 계산 에너지원 — 태양 복사 약 173 000 TW, 지구 내부 열 약 47 TW(Davies & Davies 2010), 조력 약 3.7 TW · 피나투보 1991(NASA · USGS)

해 볼 것 · 두 권역을 눌러 주고받는 것을 보세요. ‘에너지원’에서 태양 에너지가 얼마나 큰지, ‘층상 구조’에서 세 권역의 층을 견줘요.

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판과 지진 지구본

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자료 · 계산 판 경계 PB2002 (Bird 2003, ODC-BY 1.0) · 지진 USGS ANSS ComCat 규모 6 이상 1976~2025 (공공 영역) · 지구 사진 NASA 블루 마블

해 볼 것 · 지진과 화산이 모인 곳을 따라가면 판의 경계가 보여요.

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화산 분출의 영향

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자료 · 계산 에너지원 — 태양 복사 약 173 000 TW, 지구 내부 열 약 47 TW(Davies & Davies 2010), 조력 약 3.7 TW · 피나투보 1991(NASA · USGS)

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 화산 분출은 어느 권역까지 바꿀까? 권역을 하나씩 눌러 확인해요.

지구는 지권 · 기권 · 수권 · 생물권 · 외권이 물질과 에너지를 주고받는 시스템이에요. 에너지는 대부분 태양 에너지이고, 지구 내부 에너지는 판을 움직여 화산 · 지진을 일으켜요(판구조론). 화산재 · 이산화 황이 성층권까지 올라가면 햇빛을 가려 기온이 낮아져요 — 지권의 변화가 기권 · 생물권까지 이어져요.

인공위성은 왜 떨어지지 않을까?

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자유 낙하와 수평으로 던진 물체

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자료 · 계산 중력 가속도 9.8 m/s² 로 계산, 공기 저항은 뺌

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 옆으로 던진 공은 늦게 떨어질까? ▶ 를 눌러 두 공의 높이를 견줘요.

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뉴턴의 대포 3D

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자료 · 계산 지구 겉면 NASA 블루 마블(공공 영역), 실제 지구 반지름 · GM 으로 계산한 길(공기 저항 · 자전 뺌)

해 볼 것 · 속력을 4 → 7.7 → 9.5 → 11.3 km/s 로 바꿔 보세요. 노란 화살표(중력)는 늘 어디를 향하나요?

수평으로 던진 물체는 수평으로는 등속, 연직으로는 자유 낙하와 똑같이 움직여 그냥 놓은 물체와 동시에 떨어져요. 더 빨리 던지면 떨어지는 동안 둥근 지표도 멀어지고, 약 7.9 km/s(지표 근처)면 땅에 닿지 않고 원을 그려요. 낙하도 궤도 운동도 지구 중심 방향의 중력에 의한 가속도 운동이에요.

에어백은 무엇을 줄여 줄까?

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관성

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자료 · 계산 충격량 = 평균 힘 × 시간 으로 계산, 달걀이 깨지는 힘 · 공을 차는 힘은 설명용 어림

해 볼 것 · 마찰을 켜고 끄며 속도-시간 그래프를 견줘요.

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충격 줄이기 · 스포츠

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자료 · 계산 충격량 = 평균 힘 × 시간 으로 계산, 달걀이 깨지는 힘 · 공을 차는 힘은 설명용 어림

해 볼 것 · 바닥을 바꿔 그래프의 넓이와 높이를 견주고, ‘스포츠’에서 발이 공에 닿은 시간을 늘려 보세요.

힘이 작용하지 않으면 물체는 속도가 변하지 않아요(관성). 운동량 = 질량 × 속도, 충격량 = 힘 × 시간이고, 충격량은 운동량의 변화와 같아요. 멈출 때의 운동량 변화는 같으므로 에어백 · 헬멧 · 매트는 시간을 늘려 평균 힘을 줄여요. 반대로 공을 오래 밀면 충격량이 커져 공이 빨라져요.

체온에서 어떻게 반응이 빨리 일어날까?

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효소와 활성화 에너지 · 온도

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자료 · 계산 활성화 에너지 · 온도 곡선은 설명용 모양, 생리 식염수 0.9 %

해 볼 것 · 효소를 넣고 빼며 활성화 에너지를 견주고, ‘온도와 효소’에서 삶은 간도 시험해 보세요.

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세포막 통과 · 삼투

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자료 · 계산 활성화 에너지 · 온도 곡선은 설명용 모양, 생리 식염수 0.9 %

해 볼 것 · 산소 · 포도당 · 단백질이 지나가는 길을 견주고, ‘삼투’에서 적혈구를 세 가지 소금물에 넣어 보세요.

생명 시스템의 단위인 세포에서는 수많은 화학 반응이 일어나요. 효소는 활성화 에너지를 낮춰 체온에서도 반응을 빠르게 하고, 반응 뒤에도 그대로 남아요. 세포막은 필요한 물질만 골라 통과시키고(선택적 투과), 물은 용질의 농도가 높은 쪽으로 이동해요(삼투).

염기 하나가 바뀌면 무엇이 달라질까?

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전사와 번역

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자료 · 계산 표준 유전 암호, 사람 β-글로빈 유전자(HBB) 앞 9 코돈 · 낫 모양 적혈구 빈혈증 변이(NCBI RefSeq NM_000518)

해 볼 것 · 1 → 2 → 3 단계를 차례로 보고, ‘낫 모양 적혈구 빈혈증’을 눌러 무엇이 바뀌는지 찾아요. 위 가닥의 염기를 직접 눌러 바꿔 봐도 돼요.

유전자의 정보는 핵 속에서 mRNA 로 전사되고, 세포질의 리보솜에서 코돈(염기 3 개)마다 아미노산 하나로 번역돼 단백질이 돼요. β-글로빈 유전자에서 염기 하나(A → T)가 바뀌면 글루탐산이 발린으로 바뀌어 낫 모양 적혈구가 생겨요.

잠깐 퀴즈

달리던 자동차가 벽에 부딪힐 때 에어백이 하는 일로 옳은 것은?

이 단원에서 자주 하는 실수
  • 인공위성에는 중력이 없다? — 중력이 지구 중심 쪽으로 계속 작용해 운동 방향을 바꾸기 때문에 궤도를 돌아요.
  • 옆으로 던진 공이 더 늦게 떨어진다? — 연직 운동은 자유 낙하와 같아 동시에 떨어져요.
  • 에어백은 충격량을 줄인다? — 충격량은 같고, 시간을 늘려 힘을 줄여요.
  • 효소는 반응에 쓰여 없어진다? — 반응 뒤에도 변하지 않아 다시 쓰여요.
  • DNA 가 바로 단백질이 된다? — DNA → (전사) → mRNA → (번역) → 단백질.

한 장 요약

한 장 요약

  1. 지구시스템: 지권 · 기권 · 수권 · 생물권 · 외권이 물질과 에너지를 주고받음. 에너지원은 대부분 태양, 지구 내부 에너지는 판의 운동 · 화산 · 지진. 화산 분출 → 기권(기온 하강) · 수권 · 생물권까지.
  2. 중력: 자유 낙하 · 수평으로 던진 물체(수평 등속 + 연직 자유 낙하) · 궤도 운동 모두 지구 중심 방향의 가속도 운동.
  3. 관성: 힘이 없으면 가속되지 않음. 충격량 = 힘 × 시간 = 운동량의 변화 — 시간을 늘리면 힘이 줄어듦(에어백), 오래 밀면 빨라짐(팔로스루).
  4. 효소는 활성화 에너지를 낮추고 다시 쓰임, 온도가 너무 높으면 변성. 세포막은 선택적 투과, 물은 삼투로 농도가 높은 쪽으로.
  5. DNA → 전사(핵, mRNA) → 번역(리보솜, 코돈 = 염기 3 개 → 아미노산 1 개) → 단백질. 염기 하나의 변화가 형질을 바꿀 수 있음.

교육과정 · 2022 개정 고등학교 통합과학1 · 시스템과 상호작용 · [10통과1-03-01]~[10통과1-03-06] · 운동량 · 충격량은 정성적 이해와 간단한 계산까지, 전사 · 번역은 과정의 흐름까지 다뤄요.

Practice

문제 풀기 30문제

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  1. 지구시스템의 에너지원 가운데 가장 큰 것은?

  2. 지구 주위를 도는 인공위성에 작용하는 중력의 방향은?

  3. 질량 2 kg 인 물체가 3 m/s 로 움직일 때 운동량의 크기는?

    답kg·m/s
  4. 효소에 대한 설명으로 옳은 것은?

  5. DNA 의 유전 정보로 mRNA 가 만들어지는 과정은?

  6. 판의 운동을 일으키는 주된 에너지원은?

  7. 기권과 수권의 상호작용의 예로 알맞은 것은?

  8. 지권을 지진파로 나눈 층을 지표에서부터 바르게 나열한 것은?

  9. 같은 높이에서 공 A 는 그냥 놓고, 공 B 는 수평으로 던졌어요. 공기 저항이 없을 때 옳은 것은?

  10. 높이 4.9 m 에서 수평으로 3 m/s 로 던진 공은 1 초 뒤 땅에 닿아요. 던진 곳에서 수평으로 몇 m 떨어진 곳에 닿을까요? (공기 저항 없음)

    답m
  11. 버스가 갑자기 출발할 때 서 있던 승객의 몸이 뒤로 쏠리는 까닭은?

  12. 공에 평균 50 N 의 힘을 0.2 초 동안 주었어요. 공이 받은 충격량은?

    답N·s
  13. 산소가 세포막을 지나가는 길로 옳은 것은?

  14. 적혈구를 증류수에 넣으면 어떻게 될까?

  15. mRNA 의 염기 12 개(종결 코돈 없음)는 아미노산 몇 개의 정보를 가질까요?

    답개
  16. 번역이 일어나는 곳은?

  17. 1991년 피나투보 화산 분출 뒤 이듬해 지구 평균 기온이 약 0.5 °C 낮아졌어요. 그 까닭으로 가장 알맞은 것은?

  18. 다음 현상과 상호작용하는 권역을 바르게 짝지은 것은? (ㄱ. 태풍이 바다에서 열과 수증기를 얻어 강해진다. ㄴ. 식물이 광합성으로 이산화 탄소를 흡수한다.)

  19. 높이 19.6 m 에서 공을 수평으로 5 m/s 로 던졌어요. 공이 땅에 닿을 때까지 수평으로 간 거리는? (중력 가속도 9.8 m/s², 공기 저항 없음, 떨어진 거리 = ½ × 중력 가속도 × 시간²)

    답m
  20. 뉴턴의 대포 3D 에서 높이 300 km 에서 수평으로 쏜 물체의 속력을 점점 늘릴 때 나타나는 순서로 옳은 것은?

  21. 질량 60 kg 인 사람이 10 m/s 로 달리는 자동차 안에 있다가 충돌로 멈췄어요. 에어백 덕분에 멈추는 데 0.2 초가 걸렸다면 사람이 받은 평균 힘의 크기는?

    답N
  22. 같은 높이에서 떨어뜨린 같은 달걀이 콘크리트 바닥에서는 깨지고 방석 위에서는 깨지지 않았어요. 옳은 설명은?

  23. 생간 조각과 삶은 간 조각을 각각 과산화 수소에 넣었더니 생간에서만 거품이 많이 생겼어요. 이 결과로 알 수 있는 것은?

  24. DNA 주형 가닥의 염기 서열이 TACCGA 일 때 전사된 mRNA 의 염기 서열은?

  25. Q25도전② 인공위성은 왜 떨어지지 않을까?서술형 · 스스로 채점

    “달은 지구 쪽으로 떨어지고 있다”는 말이 맞는 까닭을 중력과 운동 방향으로 설명하세요.

  26. Q26도전③ 에어백은 무엇을 줄여 줄까?서술형 · 스스로 채점

    오토바이 헬멧 안쪽에 스펀지를 넣는 까닭을 충격량과 힘으로 설명하세요.

  27. Q27도전④ 체온에서 어떻게 반응이 빨리 일어날까?서술형 · 스스로 채점

    배추를 진한 소금물에 절이면 숨이 죽는(부드러워지는) 까닭을 쓰세요.

  28. 염기 4 종류로 만들 수 있는 코돈(염기 3 개)은 모두 몇 가지일까요?

    답가지
  29. Q29실전 · 4점③ 에어백은 무엇을 줄여 줄까?학교 시험(내신) · 충격량과 운동량 · 변형 유형

    축구공(0.5 kg)을 발로 차서 정지 상태에서 20 m/s 로 날려 보냈어요. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (ㄱ. 공이 받은 충격량은 10 N·s 이다. ㄴ. 발이 공에 닿은 시간이 0.01 초라면 평균 힘은 1000 N 이다. ㄷ. 같은 힘으로 더 오래 차면 공의 속력은 작아진다.)

  30. Q30실전 · 3점⑤ 염기 하나가 바뀌면 무엇이 달라질까?학교 시험(내신) · 유전 정보의 흐름 · 변형 유형

    유전 정보의 흐름에 대한 설명으로 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (ㄱ. 전사는 핵 속에서 일어난다. ㄴ. mRNA 의 염기 3 개가 아미노산 1 개를 지정한다. ㄷ. DNA 의 염기 하나가 바뀌어도 단백질은 절대 달라지지 않는다.)

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