기차와 관성












직선 등속운동과 관성계

만약 회전하지 않고 우주 공간속을 직선으로 움직이는 상자안에 있다면 그 운동은 느낄 수 없습니다. 예를 들어 상자가 움직이건 안 움직이건 그 안에 든 컵위에서 동전을 떨어뜨려 보면 동전은 컵 속으로 똑바로 떨어지게 됩니다. 또, 등속운동하는 기차 위에서 사오정이 던진 사과도 정확히 위로 올라간 후 다시 사오정의 손으로 떨어질 수 있습니다.

그러나 상자가 정지하거나 출발, 혹은 돌아가거나 갑자기 움직이면 그때는 운동을 느낄 수 있습니다. 상자가 가속도를 갖고 움직인다면 그때는 움직임을 느낄 수 있지만 그것이 가속되지 않을 경우 운동 여부는 알 수 없습니다. 등속도로 직선 운동을 하는 상자 안에서는 하고 싶은 물리학 실험을 모두 해보아도 여전히 움직임은 알 수 없습니다. 심지어 바같을 내다봤을 때 움직이는 배경을 보아도 자신이 움직이는 것인지 배경이 움직이는 것인지 알 수 없습니다. 오직 알 수 있는 것이라곤 상자가 배경에 대해 상대적으로 움직이고 있다는 것입니다. 직선 운동은 상대적입니다.

그러나 회전운동은 그렇지 않습니다. 이 때는 외부와 아무 상관없이 움직이며 회전속도가 빠를 경우오직 뱃속의 상태와 관련이 있을 것입니다.(유원지에서 회전목마를 탔을 때 속이 메스꺼움을 느껴본 적이 있으신지?). 그리고 상자가 매우 느린 속도로 회전할 때에도 진자(pendulum)의 추가 세차운동을 하는 것으로 상자의 회전운동을 알 수 있습니다. 회전운동은 절대운동입니다. 스케이트보드 타는 사람의 수직성분 속도는 변하지만 수평성분 속도는 변하지 않습니다. 결국 스케이트보드는 늘 그의 수직 아래쪽에 있고 점프 후에 다시 스케이트보드에 안착할 수 있습니다.