우리가 알아야 할 관성의 법칙

우리 주변에서는 과학적으로 다양한 일들이 많습니다. 단지 우리가 자연스럽게 지나칠뿐입니다. 우리는 등하교길이나 출근길에 대중교통을 이용하면 버스나 지하철을 타고 갑니다. 차를 타고 가다보면 출발을 하거나 정지를 할 때 우리가 흔히 느끼는 쏠림 현사을 볼 수 있습니다. 이런 현상을 무엇이라고 할까요? 바로 관성입니다. 이 관성의 법칙이 일상생활에 어떻게 일어나는지 살펴보도록 하겠습니다.

 관성은 외부에 힘이 주어지지 않을 때 물체가 운동상태를 유지하려는 성질입니다. 정지한 물체는 계속 정지하려고 하고, 운동하는 물체는 계속 운동을 하려고 합니다. 계속 정지하려는 관성을 정지관성이라고 합니다. 운동하는 물체가 계속 운동하려는 관성을 운동관성이라고 합니다.

이것을 수식으로 표현하면 ∑F=0이면 a=0 입니다. ∑F는 모든힘의 합, a는 가속도 입니다.

 이제 우리가 일상 생활에서 찾아 볼 수 있는 관성을 살펴보도록 하겠습니다. 친구들과 재미있게 놀고 집에 들어가려는데 옷에 먼지가 많이 묻어 있습니다. 부모님께 혼날까봐 옷을 힘차게 털고 들어가는 것을 생각해본시다. 이 때 옷을 터는 것은 정지관성입니다. 옷에 붙어서 정지한 먼지를 옷에 힘을 주어서 옷에 움직이는 힘과 정질하려는 먼지가 떨어지게 됩니다. 그리고 지금 주변에 책상이 있다면 책상에 놓여있는 책이라던가 컴퓨터는 계속 그자리에 있습니다. 이유가 뭘까요? 바로 정지관성때문에 좌우로 움직이지 않고 그자리에 가많이 있는 것입니다. 추돌사고를 예로 들어 보겠습니다. 빗길에 운전을 하고 있습니다.. 잘 달리고 있는데 신호등이 파란불에서 빨간불로 바뀌었습니다. 이 때 앞차는 미리 섰고 뒤에 차는 주황색불이라서 지나가리라 생각하시고 늦게 브레이크를 밟았는데 빗길이라서 미끄러지면서 추돌사고가 났습니다. 이런 추돌사고를 볼때 자동차는 계속 앞으로 운동을 하고 있어서 운동관성을 유지하고 있습니다. 그런데 갑작스런 상황에서 급브레이크를 밟아도 앞으로 계속 가려는 성질때문에 차는 그자리에서 서지 못하고 더 앞으로 가서 서게 됩니다. 이처럼 우리는 관성을 법칙이 우리 생활에 일어나는 예들을 알 수 있습니다. 관성대문에 자동차는 바로 서지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 그래서 차와 차 사이에는 안전거리를 유지 해야한다고 알고 있습니다. 관성을 설명하기 가장 좋은 것이 바로 버스 입니다. 우리가 학교를 가거나 출근을 할 때 버스를 탄다고 생각해 봅시다. 출근길이라서 사람이 너무 많습니다. 자리에 않을 수 없어서 서서가야 합니다. 버스가 출발 합니다. 그 때 우리는 아무도 건들지 않았는데 되로 누가 미는 느낌을 받습니다. 이것은 우리가 가만히 서 있었기 때문에 계속 서 있으려는 정지관성이 작용 했기 때문입니다. 차는 계속 잘 가는데 갑자기 옆차선에서 자가용이 끼어들어서 버스가 급정거를 합니다. 우리는 역시 아무도 없는데 앞으로 누가 민것처럼 앞으로 쏠리게 됩니다. 이것은 우리가 계속 운동을 하고 있었기 때문에 운동관성이 작용해서 그렇습니다. 그렇다면 여기에서 볼 수 있는 한가지가 더 있습니다. 외부에서 힘이 가해지면 관성력을 받는것입니다. 우리는 버스 안에서 서 있을 때믄 정지관성을 유지 하고 있는데 버스가 출발 하면 외부에서 힘이 앞으로 작용한것입니다. 이때는 반대로 관성력을 받습니다. 역시 달리는 버스 안은 운동관성상태이기 때문에 급정거를 하는 것은 외부에서 뒤로 힘을 작용하는 것입니다. 이때는 역시 반대로 앞으로 관성력을 받습니다. 이처럼 관성을 유지하는 물체에 외부의 힘을 받으면 그와 같은 힘을 반대로 받게 됩니다. 즉 관성을 유지하려면 외부의 힘이 0이어야 합니다. 다시 말해 힘이 평형을 이루면 관성은 영원합니다.

 관성은 질량과 비례합니다. 다시 버스를 생각해보면 버스안에 한 학생이 무거운 책가방을 바닥에 내려놓았습니다. 그리고 옆에 또다른 학생이 실내화가방을 내려놓았습니다. 버스가 늦었는지 급 출발을 합니다. 이 때 무거운 가방은 살짝 밀리는데 실내화 가방은 뒤로 많이 밀려 납니다. 이것은 정지관성이 무거운 책가방이 더 강하기 때문에 덜 밀리게 되는 것입니다. 여시 잘 가던 버스가 갑자기 급정거를 하였는데 이번엔 책가방은 앞으로 미끄러져 가는데 실내화가방은 그냥 넘어지기만 합니다. 이 또한 무거운 책가방이 운동관성이 커서 더 앞으로 가려는 힘이 커서 그렇습니다. 이렇게 관성에 대해서 알아봤습니다. 눈에는 보이지 않지만 작용하는 관성의 법칙, 우리가 알아야할 중요한 성질입니다. 감사합니다.