차력사가 땅 위에 눕고 배 위에 커다란 돌을 올려놓은 후 보기에도 무시무시한 망치를 들고 내려친다. 큰 돌이 두 동강 난 모습에 모두들 입을 쩍 벌리고 놀란다. 하지만 돌 밑의 사람은 아무 일도 없었다는 듯 손을 털고 나온다. 이때 돌이 클수록 관중의 환호는 더욱 열렬해진다. 하지만 흥미롭게도 돌이 넓을수록, 그리고 무게가 많이 나갈수록 밑의 사람은 더욱 안전해진다.
원리를 생각해 보자. 먼저 몸 위에 큰 돌을 올려놓으면 압력이 작용하므로 몸이 견딜 수 있을 정도의 큰 돌을 올려놓는다. 그런데 같은 힘을 받더라도 힘이 작용하는 부분이 넓어지면 압력은 작아지므로 눌리는 정도는 더 약해진다. 지하철 안에서 차가 급정거를 할 때 운동화를 신은 사람에게 밟히는 것보다 하이힐을 신은 사람에게 밟히는 것이 훨씬 아픈 것이 바로 이 때문이다.
이 위에 망치로 쿵하고 두드리면 망치는 돌에 힘을 전달하게 된다. 뉴턴이 말했듯이 힘을 주면 물체는 가속되는데, 물체의 질량이 클수록 가속도는 작아지게 된다. 그리고 그 힘을 아래에 있는 사람에게 전달한다. 즉 돌이 무거울수록 힘이 전달되는 속도는 떨어지게 돼 돌 밑의 사람은 좀 더 안전해지는 셈이다.
만일 벽돌 두 장을 배 위에 올려놓고 망치로 내려쳐서 깬다면 아래에 있는 사람은 목숨을 내놓아야 할지 모른다. 이처럼 큰 돌이 더 위험할 것이라는 일반적인 상식은 맞지 않다. 하지만 더 크고 무거운 돌이 상대적으로 덜 위험하다는 것일 뿐 위험하지 않다는 것은 아니다. 따라서 일반인들은 절대 호기심으로 시험하지 말기 바란다.
최준곤 고려대 물리학과 교수 chay@korea.ac.kr
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