학습/코칭

[교과서 돋보기] 불가능을 가능하게 만드는 ‘상대성 원리’



날아가는 총알을 손으로 잡아내고, 가볍게 던진 수박에 자동차가 박살이 난다면? 비상한 힘을 가진 초인들만 가능할 것 같은 이런 사건들은 실제로 일어났던 일이다. }

지극히 평범한 사람들에 의해 말이다. 평범한 사람들에게 이런 일을 가능하게 한 것은 초능력도 아니고 마법도 아닌 바로 ‘과학’의 원리때문이었다. 물체 사이의 상대적인 속도 차가 불가능을 가능으로 바꾸게 한 마법이었던 것이다. 과연 그들에게는 어떤 일이 있었던 것일까?




 
‘방향’ 따라 달라지는 힘

두 사건을 가능하게 했던 또 한 가지 조건은 ‘방향’이다. 날아가는 총알을 손으로 잡을 수 있었던 이유는 총알의 진행방향과 조종사의 비행 방향이 동일했기 때문이다. 반대로 가볍게 던진 과일들이 포탄이 되어 자동차를 부순 이유는 자동차와 던진 과일이 서로 마주보는 방향으로 부딪쳤기 때문이다. 첫 번째 사건으로 예를 들어보자.

만약 총알이 시속 500㎞의 속도로 날아왔을 때 조종사가 정지한 상태였다면 총알은 500㎞/h 속도 그대로 조종사에게 영향을 미칠 것이다. 또 조종사가 500㎞의 속도로 날아오는 총알과 마주보고 총알을 향해 동일한 500㎞/h의 속도로 돌진한다면 총알은 조종사에게 1000㎞/h의 속도로 부딪친다. 그러나 조종사와 총알이 동일한 방향으로 500㎞/h의 속도로 전진한다면 조종사에게 총알의 속도는 0이 된다.

이 원리는 우리가 자동차를 타고 갈 때, 옆 차량과 속도를 동일하게 맞추면 마치 옆 차량이 정지해 있는 것처럼 보이고, 반대 차선에서 오는 차들은 훨씬 더 빨라 보이는 원리와 동일하다. 이는 갈릴레이가 가장 처음 제시한 개념이자 물리학에서 가장 위대한 이론으로 꼽히는 아인슈타인의 ‘상대성이론’에 시작점이기도 한 ‘상대성 원리’이다.

[이 자료는 <나침반36.5도> 7월호에서 발췌했습니다]

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