세상 뭐든, 물리 1 : 고전역학

들어가며

1. 속도가 줄어들어도 가속 | 2. 우리 집도 과학교실 | 3. 깃털과 망치를 동시에 떨어뜨리면? | 4. 얼마나 멀리, 얼마나 많이 | 5. 다트 게임을 잘하려면 | 6. 내가 쏜 화살이 내 등을 맞힌다고? | 7. 저녁에는 키가 작아진다 | 8. 나도 진기명기를 | 9. 체중계 두 개로 몸무게를 재면? | 10. 원주율과 중력가속도의 공통점 | 11. 동쪽 더하기 북쪽은? | 12. 현수막을 팽팽히 | 13. 트럭과 승용차가 충돌하면? | 14. 여학생이 줄다리기에서 남학생을 이기려면? | 15. 엔진 끄고 들어오는 크루즈선 | 16. 받아 치면 더 아프다고? | 17. 우주에서 생명줄이 끊어지면? | 18. 힘든데 일을 안 했다고? | 19. 맥주잔 슬라이딩 쇼 | 20. 줄에 매달려 날아오는 쇠공에 맞았다고? | 21. 번지점프 줄은 고무줄? | 22. 힘들면 돌아가기 | 23. 나도 자동차를 들어 올릴 수 있다고? | 24. 자전거로 커브를 잘 돌려면? | 25. 기울어진 급커브 고속도로 | 26. 구심력을 받지 못하면, 수직항력을 받지 못하면? | 27. 너한테는 있고, 나한테는 없다고? | 28. 엘리베이터 안에서 몸무게를 재면? | 29. 수레바퀴 같은 우주정거장 | 30. 세면대 물이 시계 방향으로 돌며 내려간다고? | 31. 긴팔원숭이가 외줄 타기를 하면? | 32. 뚜껑을 꽉 잡고 음료수병을 돌리라고? | 33. 임산부는 배를 내밀고 다녀야 | 34. 피겨여왕이 아는 걸 고양이도 안다고? | 35. 별을 바라보며 | 36. 매미 소리와 만유인력 | 37. 키는 늘고, 몸무게는 줄고? | 38. 옷이 찢기듯 바닷물이 찢어지면? | 39. 갸우뚱한 지구 때문에? | 40. 힘자랑을 하지 않아도

민준 그럼 과속을 하면 왜 위험하다고 하죠? 빨리 달려도 방향을 잘 바꾸어 다른 차나 사람이 없는 곳으로 가면 되잖아요?
바리 빠르다는 것은 짧은 시간에 많이 이동할 수 있다는 뜻이고, 빨리 달리면서 방향을 바꾸면 순식간에 바뀐 방향으로 역시 많이 이동해서 운전이 미숙한 운전자는 다른 차를 피하지 못할 수도 있어서 위험한 거지. 컴퓨터 게임에서도 경험해보지 않았어? 장애물이 많을 때는 방향을 빨리 자주 바꾸어야 되는데 잘 되지 않아 부딪치고 했을 텐데.
민준 맞아요. 히히- 그럼 가속도는 뭐예요? 속도와 비슷한 건가요?
바리 점점 운동의 핵심으로 들어오고 있는데? 가속도는 속도와 관계는 있지만 속도는 아니야. 과학 용어, 특히, 물리 용어가 나오면, 먼저 단위부터 살펴봐. 단위를 보면 그 용어의 정의를 쉽게 알 수 있거든.
/ 1. 속도가 줄어들어도 가속

민준 위치에너지가 뭔데요?
바리 영어로는 퍼텐셜에너지potential energy라고 하는데, 힘이 작용하면 가속운동을 해서 위치가 변하잖아? 이런 경우 관여하는 에너지를 위치에너지라고 해. 힘이 작용하는 효과를 에너지로 표현한다고 할 수 있지. 지구 중력에 의해서 떨어지는 물체는 높은 곳에서 지구 가까이로 위치를 바꾸는 거잖아? 이때 높은 곳은 중력위치에너지가 큰 것이고 지구 표면으로 다가올수록 중력위치에너지가 작은 거야.
서연 위치에너지가 큰 곳에서 작은 곳으로 움직이는 거네요?
바리 그런 셈이지. 줄어든 위치에너지만큼 운동에너지가 증가하면서 말이야. 위치에너지가 큰 곳에 정지해 있던 물체가 위치에너지가 낮은 곳으로 떨어지면 속도가 생긴 거고, 속도가 있으면 운동에너지가 있는 거니까.
민준 그럼 위치에너지와 운동에너지의 합은 항상 같아야 하는 거예요?
바리 운동에너지와 위치에너지의 합, 이것을 ‘역학적 에너지’라고 부르는데, 마찰력이나 공기저항 같은 힘들이 없으면, 역학적 에너지는 항상 일정해. ‘역학적 에너지 보존의 법칙’이지.
/ 20. 줄에 매달려 날아오는 쇠공에 맞았다고?