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엘리베이터에 올라탑니다.
엘리베이터는 빠른 속도로 내려갑니다
만약 엘리베이터가 내려가기 시작하는 순간 점프를 한다면 무슨 일이 생길까요?
천정에 머리를 박는걸까요? 아야!
엘리베이터가 내려가는 동안 여러분은 공중에 떠있는 걸까요?
엘리베이터 문제를 한 번에 하나씩 살펴보죠.
먼저, 저울을 생각해보세요.
몸무게를 잴 때 쓰는 저울이요.
몸무게를 재려고 저울에 올라설 때
거기엔 두 힘이 작용합니다.
첫째는 중력이 여러분을 잡아당기죠.
둘째는 저울이 여러분을 밀어올려요.
뭐라구요? 저울이 밀어올리는 걸 몰랐다구요?
당연히 밀어올릴 수 있어요! 저울이 밀어올리지 않으면 여러분은 바닥을 꿰뚫고 땅바닥으로 처박힐거에요.
위로 밀어올리는 힘을 수직항력이라고 부르고, 예, 어디에나 존재하는 힘입니다.
여러분이 저울 위에 가만히 서 있으면, 움직이지 않기 때문에
가속되지 않는 거죠.
뉴턴의 제2 운동 법칙은 - 알짜힘은 질량 곱하기 가속도와 같다 -
가속도가 0 이면 알짜힘도 0 이 되어야 함을 말합니다.
그말은 여러분을 아래로 당기는 중력은 저울이 여러분을 밀어올리는 힘과 같아야 함을 뜻하죠.
이제 여러분이 엘리베이터 안에서 저울 위에 서 있다고 가정해봅시다.
처음에는 엘리베이터가 멈춰 있고
여러분과 저울도 멈춰 있어요.
여러분한테 작용하는 두 힘은 같지만 반대방향이죠.
저울이 얼마나 세게 밀어올리는지 여러분이 저울을 보면 알 거에요.
그걸 몸무게라고 부르죠.
그리고는 엘리베이터가 내려갑니다.
여러분과 저울이 엘리베이터 안에 있는데 여러분도 내려가고 있죠.
더 빨리, 더욱 빠르게.
그말은 여러분에게 아래쪽으로 가속도가 붙는다는 뜻이죠.
이제 가속도와 같은 방향으로 알짜힘이 있습니다.
중력이 바뀌지 않았기 때문에 그말은 저울이 위로 세게 밀어올리지 않는다는 뜻이죠.
그래서 저울 눈금은 작은 숫자를 가르킵니다.
엘리베이터가 더 빠르게 속도가 붙을수록 저울은 적게 밀어올리죠.
여러분이 제자리에서 뛰면 어떻게 될까요? 여러분이 아래로 떨어지는게 멈춰질까요?
엘리베이터가 여러분 머리를 칠까요?
글쎄요, 엘리베이터를 아래로 당기는 것이 뭡니까? 중력이죠.
중력이 여러분을 잡아당기나요? 당연하죠.
엘리베이터에서 여러분의 상대적인 위치는 같습니다.
천정은 여러분이 천정까지 뛰어야만 여러분을 칠 거에요.
이제 생각해보세요: 엘리베이터가 위로 가속화되면 어떤 일이 벌어질지.
더 무섭게는 누군가가 몰래 들어와서 엘리베이터를 당기는 케이블을 자른다면
그때는 무슨 일이 벌어질까요?
생각해보세요.