안녕 나는 알파걸이야.이번 시간에는 무중력에 대해서 이야기를 나눠보도록 하겠습니다.가가린은 세계 최초로 우주비행에 성공한 러시아 우주조종사래.이후 아폴로 우주선이 달에 착륙했고 지금은 우주왕복선이 우주를 여행한다.이제 과학자들이 들려주는 과학이야기 68권 <가갈린이 들려주는 무중력이야기> 그 첫 번째 시간을 시작해 볼까요?무중력 얘기를 하기 전에 우리는 먼저 중력에 대해 알아야겠지?뉴턴은 질량을 가진 두 물체 사이에는 서로를 끌어당기는 힘인 만유인력이 작용한다고 했다.만유인력은 두 물체의 질량이 클수록, 그리고 떨어져 있는 거리가 가까울수록 크다고 한다.그래서 두 물체가 매우 멀리 떨어지면 만유인력은 거의 0에 가까워진다.우리가 살고 있는 지구는 매우 무겁다.그래서 지구와 지구상의 물체 사이에는 아주 큰 만유인력이 생길 것이다.그럼 이제 지구와 물체 사이의 만유인력에 대해 알아보자.이렇게 손 위에다 공을 올려놓고 갑자기 손을 치우면 바닥에 공이 떨어지겠지?왜 떨어졌지?그것은 공이 힘을 받았기 때문이다.이 힘은 지구와 공 사이의 서로를 끌어당기는 만유인력이다.이처럼 지구의 물체는 지구가 잡아당기는 힘인 만유인력을 받는데, 이를 지구의 중력이라고도 한다.중력을 눈으로 볼 수 있는 방법이 있어!바로 체중계다.kg는 질량의 단위이지만 사람들은 무게와 질량을 잘 구분하지 않고 사용한다.질량은 지구가 당기는 중력의 크기다.그렇다면 질량과 무게는 어떻게 다를까?뉴턴의 운동법칙에 따르면 힘은 질량과 가속도의 곱이야.가속도는 물체의 속도 변화를 시간으로 나눈 값이다.무게도 힘이니까 질량과 가속도의 곱이지.이때 가속도는 지구가 물체를 잡아당기는 중력에 의해 생기는 가속도이므로 중력 가속도라고 한다.중력 가속도는 10m/s2라고 한다.위로 던진 물체는 땅에 떨어진다.떨어지지 않고 지구 밖으로 도망칠 방법은 없을까?물체를 던진 속도가 클수록 물체는 높이 올라가지만 중력 때문에 떨어지기는 마찬가지다.물체를 초속 11.2km 이상으로 던지면 지구로 다시 떨어지지 않고 우주로 날아가게 되는데요.이 속도를 지구탈출 스피드라고 한다.이번 시간에는 가속도와 중력과의 관계에 대해 알아보자.엘리베이터 가속을 이용해서 설명해줄게.엘리베이터가 정지해 있을 때 체중이 60kg 남성이 있다고 가정하자.엘리베이터가 위로 올라가서 몸무게도 계속 올라갈 거야.이 이유는 중력이 커졌기 때문이다.무엇이 중력을 키웠을까?바로 엘리베이터의 가속도다.엘리베이터가 위로 가속하면 우리 몸은 원래 상태로 있고 싶은 성질이 있어 아래로 향하는 힘을 받게 된다.이 힘이 사람의 무게와 같은 방향으로 작용해 중력이 더 커진 것처럼 보이는 것이다.반대로 엘리베이터가 내려가면 체중이 줄어든 것처럼 보일 거야.만약 엘리베이터 줄이 끊어져서 추락하면 무중력 상태가 될 거야.여기서 무중력이란 지구 중력이 사라지는 게 아니라 지구 중력은 그대로 있는데 중력이 마치 사라진 것처럼 보이는 가상의 힘이 반대 방향으로 작용한 것이다.이런 힘은 가속하는 곳에 있는 사람이 느끼는 힘으로 관성력이라고 한다.엘리베이터 밖 관찰자에게 엘리베이터 내 사람은 지구 중력에 의해 자유낙하하는 것으로 보인다.하지만 엘리베이터 안 관찰자에게는 지구 중력과 반대 방향으로 관성력이 작용해 물체에 작용하는 전체 체력이 0인 것처럼 보입니다.그래서 중력이 사라진 것처럼 느낀대.이걸 간단한 실험으로 알아보자.종이컵 바닥에 구멍을 뚫어 물을 가득 넣으면 구멍으로 물이 아래로 떨어질 것이다.그런데 이 종이컵을 떨어뜨리면 놀랍게도 물은 더 이상 새지 않는다.컵 내 관찰자 입장에서는 관성력이 중력과 반대 방향으로 작용했다고 해석하고, 컵 밖 관찰자는 컵과 물이 중력에 의해 자유낙하한다고 해석하게 된다.빙글빙글 도는 회전운동에서도 관성력이 나타날까?지우개에 끈을 매달아 빙글빙글 돌려보자.지우개가 원래 운동을 하지?이는 지우개가 원운동을 일으키는 힘인 구심력을 받기 때문이다.이때 구심력은 현의 장력(현이 당겨지는 힘). 자, 이 지우개에 개미 한 마리를 싣고 돌려보자.지우개랑 개미가 같이 원운동을 하지?이는 밖에 있는 관찰자의 입장이다.그렇다면 개미 입장에서는 지우개에 작용하는 전 체력이 0이라고 생각할 것이다.이때 개미는 지우개를 돌리는 힘은 구심력과 크기는 같고 방향은 반대의 힘이 지우개에 작용한다고 생각하게 되는데, 이 힘을 원심력이라고 합니다.따라서 개미 입장에서는 구심력과 원심력이 평형을 이뤄 지구견에 작용하는 힘이 0이 되므로 지우개가 정지되어 있다고 해석하게 된다.따라서 원심력은 회전하는 관찰자가 도입하는 관성력이라고 한다.따라서 우리는 두 종류의 무중력 상태를 이야기할 수 있다.하나는 관성력에 의한 무중력 상태이고, 다른 하나는 지구의 중력이 너무 약해서 중력이 거의 없다고 생각되는 무중력 상태다.관성력에 의한 예를 먼저 들어본다.지구 주위를 맴도는 인공위성을 타면 우리는 무중력 상태를 경험한다.이때 인공위성의 원운동은 지구 중력이 구심력의 약할을 하기 때문에 일어난다고 한다.두 번째 예를 들어보자.우리가 로켓을 타고 주변에 질량을 가진 천체가 거의 없는 그런 공간을 여행한다면 지구의 중력을 거의 느끼지 못하고 무중력 상태를 느낄 수 있을 것이다.하지만 중력이 거의 미치지 않는 우주공간에서도 중력을 만들 수 있다.예를 들어 로켓 뒤에 방을 매달고 일정한 속도로 움직이다가 갑자기 가속하면 가속하는 방향과 반대 방향으로 관성력이 생겨 둥둥 떠 있던 사람은 바닥에 떨어지게 된다.이것은 로켓의 가속 운동이 마치 중력을 만든 것처럼 보일지도 모른다.오늘 수업은 여기까지 할게.중력이란 무엇이고 무중력이 되려면 두 가지 방법이 있다고 했다.잘 구분해서 숙지해주길 바란다.그렇다면 오늘 수업도 정말 수고했고, 다음 시간에 무중력에 대해 더 자세히 말해줄게.그럼 바이바이!오늘 수업은 여기까지 할게.중력이란 무엇이고 무중력이 되려면 두 가지 방법이 있다고 했다.잘 구분해서 숙지해주길 바란다.그렇다면 오늘 수업도 정말 수고했고, 다음 시간에 무중력에 대해 더 자세히 말해줄게.그럼 바이바이!가가린이 들려주는 무중력 이야기 저자 정완상 출판 자음과 모음 발매 2019년 12월 05일.가가린이 들려주는 무중력 이야기 저자 정완상 출판 자음과 모음 발매 2019년 12월 05일.가가린이 들려주는 무중력 이야기 저자 정완상 출판 자음과 모음 발매 2019년 12월 05일.https://www.youtube.com/watch?v=dSucIBDYANM&pp=ygUU66y07KSR66ClIOydtOyVvOq4sCA%3D
