단원 1 · 교과서 핵심 개념
시간과 공간에 대한 정보는 일상생활뿐 아니라 자연 현상을 다루는 과학에서도 중요하다.
자연 현상은 매우 짧은 시간부터 매우 긴 시간까지, 매우 작은 크기부터 매우 큰 크기까지 다양한 규모를 가진다.
자연 세계는 원자 수준의 아주 작은 규모를 나타내는 미시 세계와 그보다 훨씬 큰 규모를 나타내는 거시 세계로 구분할 수 있다.
자연 현상을 탐구할 때에는 측정 대상의 규모를 고려해 적절한 방법으로 시간과 길이를 측정해야 한다.
현대에는 시간을 정밀하게 측정하기 위해 세슘 원자시계를 이용하고, 길이는 레이저로 빛이 왕복한 시간을 이용해 정밀하게 측정할 수 있다.
자연 현상이나 우리 주변의 여러 현상을 설명하기 위해 필요한 기본적인 양
교과서에 제시된 기본량 예: 시간, 길이, 질량, 전류, 온도
시간 s(초), 길이 m(미터), 질량 kg(킬로그램), 전류 A(암페어), 온도 K(켈빈)
같은 기본량을 다른 단위로 나타내면 혼란이 생길 수 있으므로 과학에서는 각 기본량마다 기본이 되는 단위를 정해 사용한다.
기본량을 조합하여 부피, 속력, 농도 등을 설명할 수 있다.
부피는 길이를 이용해 cm³, m³ 등으로 나타낸다.
속력은 시간과 길이를 이용해 m/s, km/h 등으로 나타낸다.
농도는 질량을 이용한 퍼센트 농도(%)로 나타낼 수 있다.
도구를 이용하지 않고 짐작으로 비교하거나 판단하는 것
도구를 이용해 기본량을 비롯한 물질이나 물체의 양을 알아내는 것
측정에 있어서 기준이 되는 기본 단위에 대한 정의
기본 단위를 정의한 값을 확인할 수 있도록 만든 장치도 측정 표준에 포함된다.
측정 표준은 신뢰할 수 있는 측정 결과, 원활한 의사소통, 공정한 거래에 필요하다.
측정 표준은 일상생활, 의료, 안전, 산업, 과학자들의 협업 등에 활용된다.
자연계에서는 시간이 흐름에 따라 빛의 세기, 온도 등이 끊임없이 변하며, 이러한 변화가 우리에게 전달되어 신호가 된다.
신호를 측정해 분석하면 유용한 정보를 얻을 수 있다.
예: 체온을 측정해 건강 상태를 알 수 있고, 우주에서 온 빛을 분석해 우주의 생성 과정을 알 수 있으며, 지진파를 분석해 지진이 발생한 위치를 알 수 있다.
자연계의 신호를 받아들여 전기 신호로 바꾸어 주는 장치
센서를 이용하면 연속적인 아날로그 형태의 신호를 특정한 값을 갖는 디지털 형태로 측정할 수 있다.
디지털 정보는 저장과 분석이 쉬워 컴퓨터와 같은 전자 기기에서 이용된다.
디지털 정보는 전송하기 쉬워 정보 통신에 활용되며, 사진·영상 공유, 인터넷 구매, 로봇 조종, 원격 교육 등에 쓰인다.
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