원심력과 구심력

일반인들이 헷갈려하는 물리적 개념중에 대표적인 것이 바로 이 구심력과 원심력이야.

물리라는 단어만 봐도 현기증이 나는 사람도 많을거고, 또 정치불패에 웬 물리냔 말이다! 하면서 버럭거리는 모습도 보이긴 하지만, 사실 바로 아래 김길태 관련 얘기에서 구심력, 원심력 얘기가 나와서 급 생각나는 바람에 쓴거니까… 어쩌겠어, 읽는 당신이 참아야지.

결론부터 얘기하자면 원심력은 존재하지 않는 힘이야. 관성력들이 다 그렇지. 없는 거라고. 단지 그런 힘이 작용하는 것 처럼 보일 뿐이라는 거야.

어떤 물체가 운동할 때, 작용하는 힘이 하나도 없으면 그 물체는 무조건 등속 직선운동을 영원히 계속하게 되있는 거야. 근데 지구는 태양 주변을 돌잖아. 어찌된 일이지? 당연히 태양과 지구 사이에 중력이 작용하니까 그런거야. 즉, 태양과 지구 사이에 작용하는 중력이 구심력으로 작용하는 거지.

구심력이라는 것은 일정한 힘이 아니라, 계속 방향이 바뀌는, 그러니까 회전하는 물체에 항상 중심방향으로 작용하는 힘이야. 바로 위에 나온 중력이나, 물체를 끈에 매달고 빙빙 돌릴 때 그 끈에 작용하는 힘 같은거지. 그러니까 구심력은 실재하는 힘이야. 구심력이 작용하기 때문에 물체가 원운동을 하는 거라는 얘기야.

그럼 원심력은 뭐냐는 거지. 태양이 중심에 딱 서있고, 지구가 주위를 돈다면, 태양하고 같이 서 있는 정지계에서는 원심력 같은 것은 안 보여. 구심력만 관찰되지. 그런데 지구와 함께 움직이는 비관성계(당연히 좌표계 자체가 회전운동을 하니까..)에서는 구심력은 안보이고, 원심력이라는 어떤 힘 같은 것이 작용하고 있는 것”처럼” 보인다는 것 뿐이야. 그런 비관성계에서는 항상 저런 가짜 힘이 작용하는 것 처럼 보인다고.

그러니..

– 원심력과 구심력은 함께 존재하지도 않아. 좌표계에 따라 어느 한쪽만 보이는 힘이라고.
– 원심력과 구심력은 작용 반작용의 관계도 아냐. 태양 지구 상태에서 지구에 작용하는 구심력(그러니까 태양이 끌어당기는 힘이지)의 반작용은 지구가 태양을 끌어당기는 힘이라고.
– 원심력과 구심력이 평형을 이루면서 원운동을 한다는 말도 완전 구라야. 힘이 평형이 되면 합력이 0이 되고, 지구는 등속직선운동을 하게 되겠지. 회전운동에서는 구심력만 작용하는 거야.

그러니까.. 우리가 흔히 쓰는 원심력이라는 단어는 거의 정확하게 사용되지 않는 개념이라는 얘기야.

근데 내가 이런 얘길 뭐하러 쓴거지?

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이건 진짜.. 도대체 내가 왜 이런 글을 썼던걸까? 아마 십중팔구는 난 이런것도 아는 넘이라고 자랑질 하려고 쓴거 같다.

근데 그게 한편으로는 저런 기본적인 개념조차 잘 전달이 안 될 정도로 우리나라 과학교육 체계가 엉망이라는 점에 대해 평소 가지고 있던 불만이 표출된 거 같기도 하고..

어찌되었거나, 딸래미가 과학고 시험 쳤다가 떨어진 다음날 이런 글을 옮겨 적고 있으려니 조낸 씁쓸하다.







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