기본 콘텐츠로 건너뛰기

학생을 위한 계산 프로그램 - Microsoft Mathematics



 윈도우에는 기본적으로 계산기가 있으며 엑셀을 이용해서도 수식을 입력하고 계산하게 만들 수 있습니다. 이외에도 상당히 전문적인 연산 프로그램인 Matlab 이나 Mathematica 등이 존재하는데 중고등학생이나 입문자가 사용하기에는 상당히 복잡하고 고가인 프로그램입니다. 무료로 비교적 간단하게 사용할 수 있으면서 공식을 저장하거나 계산 값을 저장할 수 있고 계산에 대한 검토를 할 수 있는 프로그램으로 MS 의 mathematics 가 존재합니다. 현재 4.0 버전이 나와있고 아래에서 받을 수 있습니다. 참고로 한글을 지원합니다. 







XP 에서 윈도우 7 까지 지원하는데 윈도우 8 에서도 문제 없이 작동합니다. 단 설치시에는 x86 버전과 x64 버전의 두개가 있으니 OS 버전 (32/64 비트) 에 맞춰 설치하시기 바랍니다. 





 파일을 받은 후 설치는 매우 간단하며 완전 무료에 광고도 없습니다. 









 처음 실행하면 위의 화면이 나오는데 다소 기능이 간단하다는 것을 알 수 있을 것입니다. 다만 윈도우 기본 계산기에 비해서는 상당히 다양한 기능을 제공합니다. 계산한 내용은 워크시트에 표시되며 이전에 쓴 내용도 여기에 기록됩니다. 좌측에 있는 바에 있는 단축키를 이용해서 입력하면 되는데 곱하기는 *, 표시를 제곱의 경우는 숫자키 6 + shift 키를 눌러 ^ 를 표시해주면 됩니다. 단 제곱을 표시할 때는 한번 스페이스바를 눌러 주면 위의 첨자로 표시됩니다. 간단한 공식이나 도구를 메뉴에서 이용할 수도 있습니다. 





 이제 간단히 계산을 해보기로 합니다. 계산은 케플러의 제 3 법칙을 이용해 소행성의 질량을 구하는 것입니다. 일단 케플러의 제 3 법칙은 위키에서 빌려 오겠습니다. 이 법칙에 의하면 결국 공전 주기와 공전 거리를 알게 되면 그 천체의 질량을 구할 수 있습니다.  


(Source : wiki ) 

 사실 4π^2/T^2 = GM/R^3  (T 는 공전 주기, G 는 중력 상수, M 은 질량, R 은 거리) 로 나타낼 수 있습니다. 이제 입력을 해봅시다. 단 입력시에는 숫자의 단위에 주의하며 단위값도 꼭 써줘야 합니다. 우리가 구하려는 것은 바로 앞서 본 소행성 1998 QE2 로 ( http://blog.naver.com/jjy0501/100189654534 참고 )작은 위성이 32 시간을 주기로 공전하고 있으며 거리는 소행성 중심에서 최고 6.4 km 라고 합니다. 그러면 중력 상수를 근사값인 6.673 X 10^−11 m^3 kg^−1 s^−2 로 입력해서 




 로 입력하니 대략 1.1 X 10 ^ 13 kg 이 나옵니다. 즉 110 억톤 정도라는 것인데 M+m 으로 위성과 소행성의 질량입니다. 이 소행성의 지름이 2.75 - 3 km 이니까 그 부피는 대략 11 - 14 입방 제곱 킬로미터 수준으로 밀도는 물보다 낮습니다. 물론 위성까지 포함 질량이므로 소행성의 질량은 이 값보다 더 낮겠죠. 나사에서 추정한 값은 물의 0.83 배 였습니다. 그렇다면 대충 계산이 맞다는 이야기가 나옵니다. (실제 이 소행성의 공전 주기, 거리, 크기 등은 데이터 분석 결과 초기 관측 결과와 차이가 날 수 있음을 감안하시기 바랍니다. 여기서는 예를 든 것 입니다. )


 이 계산이 맞는지 알기 위해 사실은 나사의 데이터 시트를 봤는데 질량값이 아직 나오지 않았습니다. 현재 정확한 크기, 주기, 거리등을 측정하고 있는 중으로 생각됩니다. 따라서 이 공식이 정확한지 알기 위해 우리가 값을 이미 알고 있는 태양과 지구의 값도 같이 구해 봅시다. 이번에는 4π^2/T^2 = GM/R^3 을 사용해 봅니다. 여기서 모르는 것은 태양의 질량 (M) 이라고 가정합니다.  





대략 2 X 10 ^ 30 kg 이라는 값이 나왔는데 이는 시간을 대략 24 시간, 1 년을 365 일로, 그리고 태양 지구 거리를 정확히 1.5 억 km 로 정하는 등 근사값을 이용했기 때문입니다. 실제 측정 크기는 1.9891 X 10 ^ 30 kg 입니다. 공식에 값을 대입할 때는 정확한 단위를 사용하도록 주의하시기 바랍니다. 아니면 근사치가 아니라 아주 엉뚱한 결과가 나오게 됩니다. 또 S/m/M/K 같은 약자를 사용하면 하나의 변수로 취급 'M 에 대한 풀이' 를 구할 것인지 등을 묻게 됩니다. 자신이 원하는 변수가 질량 (M) 이라면 당연히 M 에 대한 풀이를 취해야 합니다. 중간 풀이 단계를 워크시트에서 볼 수 있으며 휴지통 표시를 클릭해 없애버릴 수도 있습니다. 


 가장 중요한 저장은 창 상단에 있는 저장 표시를 사용하면 되며 .gcw 라는 확장자로 저장됩니다. 일단 계산한 값은 나중에 다시 써먹기 쉽게 저장이 가능하며 수식을 클릭한 후 선택해고 우클릭을 이용 복사하기를 누르면 수식 창에 복사해서 숫자를 바꿔 계산도 가능합니다. 즉 계속해서 복사하거나 혹은 값을 달리해 계산이 가능합니다.  


 기본 계산기 기능보다는 더 진보된 기능이 필요하지만 합법적 (?) 인 방법으로 전문 계산 프로그램을 구하기 힘들거나 아니면 사용이 어려울 경우 대안으로 사용이 가능한 프로그램이라고 하겠습니다. 특히 계산기와는 달리 저장이 가능하다는 것이 큰 장점입니다. 








댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...