중력가속도(m/s)

책에 의하면, 갈릴레이는 피사의 사탑에서 포탄을 떨어뜨리는 실험을 했고, 뉴턴은 떨어지는 사과에 머리를 맞았다고 한다. 이런 일들이 실제로 있었는지는 알 수 없지만 갈릴레이가 낙하하는 물체에 대한 연구를 한 것은 틀림없다.

중력가속도(m/s)

중력가속도(m/s)

이탈리아의 천문학자 겸 수학자였던 갈릴레이는 지구의 중심을 향해낙하하는 물체는 같은 속도로 떨어진다고 주장했다. 물체의 무게나 모양은 낙하 가속도에 영향을 주지 않기 때문에 코끼리와 포탄, 깃털은 같은 가속도로 떨어진다. 하지만 지구상에서는 공기의 저항력이 작용하기 때문에 더 큰 공기저항이 작용하는 깃털은 천천히 떨어지지만 포탄은 빠르게 낙하한다. 그러나 진공 중에서는 갈릴레이의 주장이 사실이다.

1971년 아폴로 15호의 승무원이었던 데이비드 스콧David Scott이 달 표면에서의 실험을 통해 갈릴레이의 주장이 사실임을 생생하게 보여주었다. 달에는 이들 운동에 영향을 줄 공기가 없기 때문에 같은 높이에서 망치와 깃털을 떨어뜨리자 망치와 깃털은 동시에 달 표면에 도달했다.

지구 해수면 높이에서의 중력가속도는 9,80665 m/s㎡로 정의되었지만 실제로는 지역에 따라 조금씩 달라진다. 어떤 지역의 중력가속도는 그 지역 지하에 얼마나 많은 질량이 있는지 그리고 지구 중심으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 따라 달라진다. 해구나 산의 위치에 따라 지각의 밀도가 달라지기 때문에 중력의 문제는 생각보다 복잡하다. 복잡한 지구의 중력 지도가 유럽항 공국이 발사한 중력장 및 정상 중력가속도(m/s) 해류 탐사 위성 (GOCE)과 같은 위성을 이용한 탐사를 통해 작성되었다. GOCE를 이용한 탐사 프로젝트는 2013년에 종료되었다.

1. 무게

일상생활에서 우리는 질량과 '무게'라는 용어를 구별하지 않고 사용하지만 물리학에서의 무게는 질량과 다른 의미를 가지고 있는 물리량이다. 우리의 몸무게는 중력이 얼마나 세게 우리를 잡아당기고 있는지를 나타낸다. 그러나 질량은 우리를 만들고 있는 물질의 양을 나타내는 것이어서 중력의 세기에 따라 달라지는 양이 아니다. 몸무게는 힘이기 때문에 뉴턴(N)이라는 단위를 이용하지만 질량은 kg 이라는 단위를 이용한다. 무게를 계산하기 위해서는 질량에 중력가속도를 곱해야 한다. 예를 들어 질량이 70kg인 사람의 몸무게는 70 × 9,80665=686.5N이다. 이 사람이 에베레스트 산에 올라간다면 몸무게는 조금 줄어들 것이다. 고도가 약 9000m인 에베레스트 산 정상에서의 중력가속도는 약 9.11 ms이다. 따라서 에베레스트 산 정상에서 질량이 70kg인 사람의 몸무게는 약 684.6N이다. 그러나 이 사람의 질량은 변하지 않는다.

롤러코스터, 전투기 조종사, 경주용 자동차 선수 이야기를 할 때 자주 'g-포스'라는 용어를 사용한다. 빠르게 가속되고 있는 경우 바닥을 향해 작용하는 힘을 느낄 수 있어 몸무게가 무거워지는 느낌을 받는데 이때 사람들이 경험하는 가속도가 중력가속도의 몇 배인지를 나타낸 것이 'g-포스'다. 전투기 조종사는 12g까지의 가속도를 경험한다. 따라서 이들은 이런 큰 힘에 몸을 적응하기 위해 특별한 훈련을 받는다.

반물질의 양(g)

반물질의 양(g)

M이론의 차원의 수

M이론의 차원의 수