베르누이 원리는 유체(물이나 공기 같은 흐르는 물질)의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고, 느리게 흐르면 압력이 증가한다는 법칙이다.

그래서 유체가 좁은 곳을 통과할 때에는 속력이 빨라지기 때문에 압력이 감소하고, 넓은 곳을 통과할 때에는 속력이 느려지기 때문에 압력이 증가한다.

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베르누이 원리의 예시

비행기가 뜨는 원리

• 비행기 날개는 위쪽이 곡선이고, 아래쪽은 평평하게 생겼다. 공기가 날개 위쪽을 지날 때 더 빠르게 흐르고, 아래쪽은 느리게 흐르면 날개 위쪽은 압력이 낮아지고, 아래쪽은 압력이 높아져서 위를 올라가는 힘이 작용하기 때문에 비행기가 뜰 수 있다.

축구공의 커브 슛

• 선수가 공을 찰 때 회전을 주면, 공 한쪽의 공기 흐름이 빨라지고 반대쪽은 느려지는데, 이때 압력 차이가 생겨서 공이 휘어지는 것이다.

빨대로 음료수 마시기

• 빨대를 입으로 빨면 공기가 빠르게 움직이고, 빨대 안쪽 압력이 낮아지면서 음료가 빨려 올라오는 것이다.

자동차 경주에서 뒤따라가면 속도가 빨라지는 이유

• 앞차가 빠르게 달리면서 주변 공기를 끌고 가면, 뒷차 바로 뒤쪽의 공기 압력이 낮아지기 때문이 뒷차는 공기 저항을 덜 받아서 더 쉽게 가속할 수 있다.

삼투압이란, 농도가 다른 두 용액이 반투과성 막(semipermeable membrane)을 사이에 두고 있을 때, 농도가 낮은 쪽의 물이 농도가 높은 쪽으로 이동하는 현상

간단히 정리하자면, 물은 진한 쪽으로 이동하는 것이다. (물만 통과할 수 있고, 다른 물질은 통과 못 하는 얇은 막을 기준으로)

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삼투압 현상이 일어나는 이유

자연은 균형을 이루려는 성질이 있다.

한쪽은 물이 많고(농도 낮음), 다른 쪽은 물이 적고 용질이 많다면(농도 높음) 물이 진한 쪽으로 이동해서 양쪽의 농도를 비슷하게 만들려고 하는 것이다.

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삼투압의 예시

오이 절이기

• 소금을 뿌리면 오이에서 물이 빠져나오는데, 오이 안의 물이 소금물 쪽으로 이동하면서 오이가 쭈글쭈글해지는 것이다.

(오이 세포 속이 농도가 낮고, 바깥은 소금물이라 농도가 높기 때문이다.)

건포도를 물에 넣는다면

• 건포도를 물에 넣으면 물이 안으로 들어가서 팅팅 불어진다.

(물이 농도가 낮고, 건포도 안이 진하니까 물이 들어가는 것이다.)

사람 몸 속 세포

• 사람의 세포도 삼투압으로 물과 영양분을 주고받는다.

• 수액을 줄 때 농도가 너무 진하거나 묽으면 세포가 터지거나 쪼그라들 수 있어서, 삼투압을 맞춘 수액을 쓴다.

멘델의 유전법칙(Mendelian genetics)은 현대 유전학의 가장 중요한 초석이 되는 법칙 중 하나로, 유전 형질이 부모로부터 자손에게 어떻게 전달되는지를 설명한 법칙이다. 오스트리아의 과학자 그레고어 멘델이 완두콩 실험을 통해 발견하였다.

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멘델의 유전법칙의 종류와 원리

1. 우열의 법칙

• 서로 다른 형질의 유전자가 만나면, 우성 형질만 나타나고, 다른 하나의 유전자는 열성으로, 겉으로 드러나지 않는다.

→ 예: 노란 완두콩X초록 완두콩 → 노란색이 우성이므로 자손은 모두 노란색

2. 분리의 법칙

• 생식세포가 만들어질 때, 쌍을 이루던 유전자는 서로 나뉘어 각각 다른 세포로 들어간다. 그래서 자손은 부모로부터 유전자를 하나씩 받는다.

→ 예: 부모가 (노랑/초록) 유전자를 가지고 있다면, 자식은 각각 하나씩 물려받는다.

3. 독립의 법칙

• 두 가지 이상의 형질이 유전될 때, 각 형질은 서로 독립적으로 유전된다. 즉, 한 형질의 유전이 다른 형질에 영향을 주지 않는다.

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멘델의 유전법칙의 예시

완두콩 실험

• 완두콩의 색(노랑/초록)과 모양(둥글/주름)의 유전을 관찰 (노랑이 초록보다 우성, 둥근 모양이 주름보다 우성)

사람의 유전 형질

• 보조개 유무, 귓불의 붙음or떨어짐

가족의 닮음

• 자녀가 부모의 눈, 머리색, 키 등을 닮음 ( 어떤 형질이 나타날지는 우성과 열성, 그리고 유전자 조합에 따라 결정된다.)

모야모야병은 특별한 이유 없이 두개 내 내경동맥의 끝부분 즉, 전대뇌동맥과 중대뇌동맥 시작 부분에 협착이나 폐색이 보이고, 그 부근에 모야모야 혈관이라는 작은 이상 혈관이 관찰되는 것을 말한다.

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모야모야병의 원인

병리학적으로는 동맥 안쪽의 막인 동맥내막이 점차 두꺼워지는 것이 특징이다. 모야모야병의 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았다. 유전적 요인이 환경보다 더 큰 영향을 주는 것으로 보이며, 특히 RNF213 유전자의 R4810K 다형성과 강한 연관성이 있는 것으로 보고 있다. 현재는 유전적 소인과 특정한 환경 요인이 함께 작용해 발병하는 것으로 추정된다.

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모야모야병의 증상

모야모야병의 증상은 발병 시기에 따라 큰 차이가 있다.소아 모야모야병은 주로 일과성 허혈발작으로 나타나며, 주로 울거나 숨이 찰 때 한쪽 팔다리에 힘이 빠지는 증상이 수 분간 생기고 저절로 회복된다.

증상이 1시간 이상 지속되면 뇌경색을 의심해야 한다. 두통, 구토, 구역감도 흔하며, 휴식 후 호전되는 경향이 있다. 3세 이하에서는 질병이 빠르게 진행되며, 양쪽 뇌에 뇌경색이 연달아 발생할 수 있다.

청소년기에는 드물게 뇌출혈이 발생할 수 있다.

성인은 뇌출혈로 시작되는 경우가 많으며, 영구적 장애 위험도 크다. 간혹 뇌전증 발작이나 특별한 증상 없이 두통만 있는 경우도 있어 정밀 검사가 중요하다.

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모야모야병의 치료 방법

모야모야병의 치료 여부와 시기는 연령, 증상 유무, 병의 진행 정도에 따라 결정된다. 소아·청소년은 질병 진행이 빠르므로 진단 즉시 조기 치료가 원칙이다. 성인은 무증상이면 경과를 관찰하고, 혈류 저하나 증상이 있으면 수술을 고려한다. 급성기에는 약물치료로 증상을 완화하지만, 장기적으로 효과적인 약물은 없다. 반복되는 증상이 있는 경우, 수술적 치료가 필요한데, 주로 간접 문합술을 사용한다. 수술은 양측 뇌혈관에 순차적으로 시행하며, 수술 후 뇌경색 등 합병증 예방을 위해 수액 공급과 뇌혈류 관리가 중요하다. 수술 후 2년 내에 대부분 증상이 호전되며, 최소 4~5년간 정기적 검사와 치료가 필요하다.