14회차 관성과 작용 반작용

힘과 운동을 조금씩 알아봐야 하는데 그 중에서 가장 먼저 관성inertia을 알아본다.

이 그림 하나로 전부 설명할 수 있는 내용을 길게 써볼테니.. 
(unbalanced force는 정말 깔끔한 표현이네..)

먼저 힘force이 무엇인지 살펴봐야 하는데,
힘은 보통 어떤 물체의 모양을 변하게 하거나,
물체의 운동상태를 바꾸는 것이라고 한다.

그런데 그 중에서 보통 우리는 물체의 모양을 바꾸는 것보다는 운동상태를 바꾸는 것을 주로 다루게 되는데....
운동상태가 변한다는 것은 멈춰있던 물체가 움직이게 되는 것,
움직이던 물체가 멈추는 것,
천천히 움직이던 물체가 빨라지는 것,
빠르게 움직이던 물체가 느려지는 것,
움직이던 물체가 방향을 바꾸는 것을 이야기한다.

그러면 어떤 물체에 아무런 힘을 가하지 않으면 어떻게 되나?

그렇게 되면 물체는 모양도 변하지 않고, 운동상태도 변하지 않게 되는데..
그럼 가만히 있던 물체는 계속 가만히 있을테고, 움직이던 물체는 계속 움직이게 되겠지.

이런 성질을 관성이라고 부르고, 가만히 있던 물체가 계속 가만히 있으려는 성질을 정지관성, 움직이던 물체가 계속 움직이려는 성질을 운동관성이라 부른다.

그리고 관성의 크기를 질량mass라고 생각하면 되는데..
질량이 큰 녀석은 움직이기 쉽지 않고, 엄추기도 쉽지 않다..

나는 장난감 자동차는 밀 수 있어도 덤프트럭은 밀 수 없다... 이런 느낌
테니스공이 날아오면 손으로 잡아서 멈추게 할 수 있는데.. 볼링공이 날아오면 그저 피할 수 밖에 없는 것...
이미 잘 알고 있는 그것..

먼저 정지관성

나무 블럭을 쌓아놓고 자나 종이로 맨 아래에 있는 블럭만 쳐서 빼낼 수 있을까?

블럭쳐내기를 성공한 뒤.. 탑 쌓기에 도전..
탑은 옆으로 얼마나 벗어날 수 있을까?

수 차례 도전한 결과 성공했다. 그러면서 맨 아래 블럭만 아주 빠르게 쳐내야 된다는 것을 알게되었을 것 같은데...

그 다음은 컵 위에 종이를 얹고, 종이 위에 동전을 올린 다음 종이만 빠르게 당겨서 치울 때와 천천히 당길 때 어떻게 되는지 살펴보면서 
정지관성이 어떤 것인지 흐릿하게 알 수 있지 않을까 싶다.

비행기가 이륙하기 위해 활주로에서 움직이기 시작할 때, 우리 몸이 등받이로 확 밀리는 것을 느낄 수 있고
차가 출발할 때도 마찬가지..
이불을 넣어놓고 막대로 두드릴 때 이불에 붙어있던 먼지가 떨어지는 것도...

운동관성
걸어가다가 발이 돌에 걸리면 앞으로 넘어지는 사람은 있어도 뒤로 넘어지는 사람은 없다는 것..
차가 정지할 때 몸이 앞으로 쏠리는 것..

조금 더 생각해보면 회전하는 물체도 계속 회전을 유지하려는 성질이 있다는 것을 알 수 있고,
회전상태를 바꾸려면 역시나 힘을 가해야 한다는 것을 알 수 있을까?

물체의 회전상태를 바꾸기 위해 필요한 힘을 우리말 용어로는 돌림힘이라고 하고, 더 널리 쓰이는 말은 토크 torque

...

뉴턴의 운동법칙 2호는 힘이 작용할 때 물체의 운동이 얼마나 변하는지 알려주는데..
나눗셈을 해야 해서 건너뛰었는데 요즘 초등학생은 나눗셈도 할 수 있다고 해서 조만간 다시 해야할 것 같다.

그리고 중요한 운동 제 3법칙, 작용과 반작용

이건 힘이 어떻게 작용하는지 설명하는 것이라고 생각하면 되는데.,.,.,.,

힘은 항상 쌍으로, 반대방향으로 작용한다는 이야기라고 하는데... 이걸 잘 알아먹기가 어려워서...

수레에 타고 벽을 바라보고 앉아서 벽을 밀면...
나는 벽을 밀었지만 내가 벽을 밀 때 벽이 나를 밀어주는 것을 느낄 수가 있다.

이 때 내가 벽을 민 만큼(작용) 벽이 나를 밀어주는 것(반작용)이라고 생각하면 되고,

만약 벽이 나를 밀어주지 못한다면 나 역시 벽을 밀 수 없다...
수레에 앉아서 벽을 밀었는데.. 그 벽이 힘없이 쓰러져 버리면... 나는 벽을 밀 수 있을까?

점점....

그래서 작용 반작용은 한 번 더!

동그란 호수에 얼음이 꽁꽁 얼었는데... 그 얼음 한가운데에 나와 친구가 갇혀있고, 걸어나오려고 해도 얼음이 너무 미끄러워서 움직일 수가 없을 때.. 나는 얼음에서 탈출할 수 있을까?

꼬마버스 타요를 열심히 봤다면..
타요와 로기가 한강에 떠 있을때 어떻게 탈출할 수 있었는지를 생각한다면 작용 반작용을 어느 정도 이해할 수 있을텐데....