사과나무의 진실: 뉴턴의 운동법칙

우리는 너무나 당연하게 생각하는 것에 대해서는 의문을 잘 품지 않습니다. 사람은 누구나 밥을 안 먹으면 배고프고 잠을 안 자면 졸리죠. 그리고 태양은 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지고 낮과 밤은 번갈아가면서 찾아옵니다. 여러분들은 주변에 당연하게 받아들이던 것들 중에서 한 번쯤 당연하지 않게 생각해 보신 적이 있나요?

 

뉴턴은 물체는 '위'에서 '바닥'으로 떨어진다는 너무나 당연한 현상에 의문을 품어서 지금의 만유인력 법칙을 만들었죠. 

"질량을 가진 물체는 인력을 가진다." 이것이 물체가 바닥으로 떨어지는 원인이고 중력의 발견이었죠.

뉴턴은 굳이 사과에 꽂힌 걸까요...?

 

저번 글에서 '힘'에 대해 다룬 것에 이어 오늘은 뉴턴의 운동법칙 3가지에 대해서 알아보겠습니다. 

 

1. 관성의 법칙

질량을 가진다는 것은 물체의 존재를 의미하기도 하지만 관성을 가진다는 의미이기도 합니다. 여기서 '관성'이란 자신의 운동상태를 '유지'하려는 성질입니다. 질량이 클수록 관성도 크고 질량이 작을수록 관성도 작죠. 관성이 클수록 운동상태를 바꾸기 위해서 큰 힘이 필요하다는 것입니다.

큰 관성을 가진 트럭

즉, '질량은 곧 관성'을 의미합니다. 이 말을 기억해주시면 좋겠습니다.

 

2. 가속도 법칙

이 법칙에서 바로 그 유명한 운동방정식

가 등장합니다. "힘 = 질량 x 가속도"를 의미하죠. 이 방정식은 관성의 법칙을 증명하는 식이기도 합니다. 운동상태를 바꾼다는 것은 그 물체의 속도를 바꾼다는 의미이고 이는 가속도를 주어야 함을 의미하죠. 즉, 질량이 클수록 같은 가속도라도 큰 힘을 필요로 합니다. 반대로 같은 힘이라면 질량, 즉 관성이 클수록 가속도가 작아져 속도에 큰 변화를 주지 못합니다.

 

3. 작용 반작용 법칙

힘은 쌍방향입니다. 작용이 있으면 반작용도 있죠. 제가 벽을 밀면 같은 힘으로 벽도 저를 밀게 됩니다. 즉, 물체 A가 B에게 힘을 주면 그 순간 반작용으로 B도 A에게 힘을 받습니다. 걷기, 뛰기, 누르기 모두 작용-반작용이 적용됩니다.

덩크를 위한 큰 반작용

여기까지 뉴턴의 3가지 운동법칙에 대해서 알아보았습니다. 앞으로 뉴턴의 운동법칙을 시작으로 고전역학에 대해서 다룰 것입니다. 여러분의 상상력과 함께 따라와 주시면 감사하겠습니다. 그럼 오늘도 좋은 하루 보내세요!