본문 바로가기 메뉴 바로가기
마찰이 없을 때 물체는 어떻게 이동할까?
사진
Gallery
  • 사진

  • 물체의 운동

    아리스토텔레스(Aristoteles, BC 384 ~ BC 322)는 기원전 4세기에 살았던 철학자이며 과학자였다. 그는 생물학, 물리학, 수학, 철학, 천문학, 정치학, 종교학, 교육학 분야에서 뛰어난 업적을 남긴 학자였다. 아리스토텔레스는 지상의 물체는 물, 불, 흙, 공기의 네 원소로 이루어져 있다고 믿었으며 원소는 다른 원소들을 찾아서 운동을 한다고 믿었다. 예를 들어 공을 던져 물체가 손을 떠나면 공기가 교란되면서 물체 뒤로 와 물체를 앞으로 나아가게 하여 계속 운동 할 수 있다는 것이다. 따라서 아리스토텔레스는 물체가 일정한 속력으로 운동을 계속하기 위해서는 일정한 크기의 힘이 계속 필요하다고 주장했다. 또한 같은 높이에서 물체를 떨어뜨린다면 무거운 물체가 가벼운 물체보다 먼저 땅에 도착한다고 믿었다.

    거의 2천여년 동안 이어진 물체의 운동에 대한 이러한 생각은 17세기 갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564 ~ 1642)의 등장으로 바뀌게 된다. 갈릴레이는 『두 개의 새로운 과학』이란 책에서 낙하 운동은 등가속도 운동이며, 무거운 물체와 가벼운 물체를 동시에 낙하시키면 동시에 땅에 떨어진다고 주장하였다. 빗면 실험을 통해 물체가 빗면을 따라 움직인 거리는 시간의 제곱에 비례하고, 물체의 질량에 상관없다는 것을 발견했고, 이를 증명하기 위해 1591년 갈릴레이는 피사의 사탑에서 질량이 서로 다른 두 개의 추를 낙하시키는 공개실험을 했다는 이야기가 전해져 오고 있다. 또한 갈릴레이는 마찰을 거의 받지 않은 표면이 매끄러운 구슬은 같은 높이에 이르지 않으며, 마찰이 없으면 구슬이 계속 굴러갈 것이라고 생각하였다.

    아이작 뉴턴(Isaac Newton, 1643 ~ 1727)은 갈릴레이의 업적을 바탕으로 물체의 운동에 대한 3가지 법칙을 정리한 『프린키피아』를 출판하였다. 뉴턴 제1법칙은 갈릴레이로부터 영감을 받아서 한 번 운동한 물체는 계속 그대로 운동한다는 ‘관성의 법칙’으로 표현했고, 제2법칙은 ‘가속도 법칙’으로 물체가 힘을 받으면 속력이 증가하거나 감소한다는 것이다. 제 3법칙은 작용과 반작용 법칙이다. 뉴턴의 제2법칙(F = ma)에 의하면 힘이 일정하게 작용하는 경우 물체의 속도는 일정한 비율로 증가하는데 이를 ‘등가속도 운동’이라고 한다. 하지만 힘이 작용하지 않은 물체는 가속도가 0이고 속력이 일정하게 유지되므로 관성에 의해서 그대로 운동을 계속 하게 된다.

    마찰력이란 물체의 운동을 방해하는 힘으로 항상 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용한다. 따라서 힘이 물체의 운동과 반대방향으로 작용하고 있으면 운동하는 물체는 속력이 점점 줄어들면서 결국 정지하게 된다. 이러한 운동은 등가속도 운동으로 속력이 일정하게 증가하거나 감소하는 운동에 해당한다. 하지만 공기 중에 원반을 띄워서 마찰을 최대한 줄인 상태로 원반을 한 번 밀어주면 운동하던 물체는 관성에 의해서 속력이 일정하게 계속 운동을 하게 될 것이다. 이를 등속직선운동이라고 하며, 운동하던 물체는 힘을 받지 않아도 계속 등속직선운동을 할 수 있다. 이러한 운동은 마찰력이 없는 곳에서 가능하다.

     
예약하기

팝업 로고 서울시립과학관

마찰이 없을 때 물체는 어떻게 이동할까? 예약하기 테이블
체험가능조건
* 당일 체험시, 위 조건에 부합하지 않으면 체험 참여가 불가합니다.
- 예약시간(회 차)에만 이용할 수 있음
- 다른 회차시간에 예약한 예약증 이용 불가
- 예약 시간 이후 참여 불가.(시간엄수)
팝업닫기