| [ SoGang ] in KIDS 글 쓴 이(By): CHOI ( 반 다 미 ) 날 짜 (Date): 1999년 3월 11일 목요일 오후 07시 17분 46초 제 목(Title): 엘리베이터에 관한 뒷북.... 한동안 못들어왔었는데... 아주 늦은 뒷북이 되겠네요. 여러분들의 답변을 읽어보았는데 약간씩 오류가 있는것 같아 글을 올립니다. 우선 무중력 상태를 느낄수 있는 곳은 포물선을 그리면서 낙하하는 비행기내부 입니다. 엘리베이터의 경우는 다음과 같습니다. 엘리베이터가 정지해있던 경우는 끊어지는 그 순간이 무중력입니다. 중력가속도에 의한 운동을 시작하는 순간 그러니깐 속력이 0이아닌 다른 값을 가진다면 이미 공기저항을 받기 시작하고 레일과 바퀴의 마찰력이 작용하기 때문에 자유낙하가 아니고 중력가속도보다 작은 가속도가 되므로 중력가속도를 받는 사람보다 덜 가속됩니다. 그래서 사람 은 바닥에 붙어 있게됩니다. 엘리베이터가 상승하고 있다가 줄이 끊어진다면 관성에 의해 잠시 상승하다가 서서히 느려지고 순간 정지하고 다시 하강운동을 합니다. 그 잠시 정지하는 순간 이 무중력이 됩니다. 하강하던 엘레베이터에서는 마찰력과 공기저항이 존재하는 한 죽었다가 깨어나도 무중력상태는 재현안됩니다. 비행기가 수직낙하 못하는 이유는 다음과 같습니다. 보통 무중력을 만들기 위해서 NASA에서는 사람은 보잉 747정도의 덩치가 되는 비행기에 태우고 아주 높이 올라간 후에 포물선으로 떨어지면서 수직하강 방향의 가속도가 중력가속도와 일치하게끔 가속운동합니다. 수직으로 방향을 잡기전에 기수를 들어야 합니다. 전투기나 되야 짧은 순간에 수직하강 방향으로 항로를 잡을수 있습니다. 질문은 마찰력과 공기저항을 무시한 후의 상황에 대한 질문이라고 보구 시작합니다. 답을 우선 말씀드리면 엘리베이터의 운동상태가 어떻든 간에 중력이외의 다른 힘의 개입이 없다면 속에 탄 사람과 엘리베이터는 동일한 운동을 합니다. 위로 올라가던 중이던 정지하고 있었던 내려가고 있었던 간에 줄이 끊어지는 순간 둘의 운동상태는 동일 해집니다. 혹자는 관성 때문에 사람이 위로 올라가서 천장에 부딛힌다는 의견을 내놓았지만 엘리베이터 역시 질량을 가진 물체이고 질량이 있는 모든 물체는 관성이 있습니다. 둘간의 질량의 차이를 들어 무거운 엘리베이터가 관성이 더 크고 가속과 감속에 시간이 더 걸리므로 사람하고는 다른 운동이 될거란 의견을 내놓는 분도 있겠지만 엘리베이터와 지구 또 사람과 지구사이에 작용하는 힘의 크기가 다르다는 것을 아셔야 합니다. 만유인력아시죠? 지구와 엘리베이터 사이의 인력의 크기 (F1) = 만유인력상수x지구질량x엘리베이터질량/(지구질량중심과 엘리베이터거리)^2 지구와 사람사이의 인력의 크기 (F2) = 만유인력상수x지구질량x사람질량/(지구질량중심과 사람거리)^2 F1과 F2의 크기는 자명하게 틀리죠. F1을 엘리베이터 질량으로 나누면 바로 엘리 베이터의 중력가속도가 되죠. 그리고 F2를 사람질량으로 나누면 중력가속도가 됩니다. 둘의 운동가속도는 중력가속도로 동일합니다. (엘리베이터와 사람의 위 치가 같습니다.) 가속도가 같다면 질량에 관계없이 일정시간후의 두물체의 운동상태 는 동일한 상태가 됩니다. 만일 동일한 힘으로 사람을 밀고 당기거나 엘리베이터를 밀고 당긴다면 둘사이의 운동의 차이는 생기죠. 왜냐면 가속도가 틀리니깐요. 질량의 차이가 틀린만큼 같은 가속도를 곱하면 힘의 크기가 달라집니다. 이 힘의 크기가 다르다는 것이 둘의 운동의 상태가 다르다는 것을 의미하지는 않습니다.. 가속도가 다르거나 속도가 다르다는 것이 운동의 상태가 다르다는 것을 의미하죠. 그래서 갑자기 줄이 끊어지는 경우에도 사람이 천장에 달라붙는 일은 벌어지지 않습니다. 오히려 실제상황에서는 엘리베이터와 레일사이의 마찰력이 작용하므로 오히려 엘리베이터의 가속도가 중력가속도보다 작아집니다. 즉 엘리베이터의 가속도가 사람의 가속도보다 작으므로 사람은 더 빨리 떨어지려고 하므로 사람은 엘리베이터 바닥에 붙어있게 됩니다. 갈릴레이가 한 실험이 바로 이것입니다. 무거운 물체와 가벼운 물체를 동시에 떨어 뜨리면 둘다 동시에 떨어진다는 것. (공기저항 없을 때요..) 무게가 서로다른 물체가 같은 중력가속도를 가진다는 것은 두물체에 서로 다른 힘이 작용하기 때문입니다. 아주 쉽게 설명드리면 뚱뚱한 사람과 가벼운 사람은 같은 중력가속도를 가지지만 서로 지구와 작용하는 인력이 틀립니다. 그게 바로 두 사람 의 몸무게 차이로 나타납니다. :) 전공이 물리였던지라 참새가 방앗간을 그냥 지나치닌 못하는 경우가 되었네요. :) ****************************************************************************** 미련이나 슬픈추억보다는 아름다운 기억을 위해서 나는 사람들을 만난다. 나를 이해 시키려고는 하지 않는다. 마음이 열려있는 사람이라면 나를 이해할것이므로... *************************************************************/열/린/마/음/**** |