엘리베이트 운동에 대하여

---

엘리베이트 운동

 

1). 바람을 가득 넣은 풍선을 가지고 엘리베이터를 탔다. 그러나 불행히도 엘리베이터의 줄이 끊어지고, 깜짝 놀라 잡고 있던 풍선을 그만 놓치고 말았다. 이때 풍선은 어떻게 될까?

 

① 놓쳤던 그대로 있다.

② 천장에 붙어 있다.

③ 바닥에 먼저 떨어 진다.

▶답 : 그대로 있다. 왜냐하면, 풍선과 사람 그리고 떨어지는 엘리베이터는 모두 같은 가속도(=중력가속도)를 받으면서 낙하하기 때문이다.

 

2). 이번에는 공기보다 가벼운 기체를 풍선에 넣었다. 그럼, 풍선은 떠오를 것이다. 이 풍선을 들고 엘리베이터를 탄 철수가 위와 같은 사건을 또 경험한다면 풍선은 어떻게 될 것인가?

 

▶답 : 마찬가지로 그대로 있다일 것이다. 여기서 이상하게 생각이 드는 사람이 있을 것이다. 그 이유는 풍선은 공기보다 가벼우니까 위로 올라간다고 많이 생각을 한다. 이 현상을 이해하기 위해서는 공기보다 가벼운 기체를 넣으면 왜 풍선이 올라가는지를 이해할 필요가 있다. 풍선이 떠오르는 것은 부력 때문이다. 풍선 위에서 아래에 작용하는 압력보다 아래에서 위쪽에 작용하는 힘이 더 크기 때문에 이 압력차로 부력이 생긴다. 하지만, 자유낙하를 하면 이러한 압력차는 생기지 않는다. 공기 또한 자유낙하 상태이기 때문에 풍선을 눌러 주지 못한다. 즉 압력이 작용하지 않는 것이다. 그래서, 풍선은 놓쳤던 그 위치에 있게 되는 것이다

 

3). 길이가 같은 두 개의 길이 있다. 길 (가)는 가운데가 볼록하고, 길 (나)는 가운데가 오목하다. 볼록하고, 오목한 두 길은 곡률이 같다(즉, 서로를 뒤집은 것 같다). 만일 두 공이 같은 초속도를 가지고 출발을 한다면, 어느 공이 결승점에 먼저 도달할까?

▶답 : 비록 초속도가 같고 수평길에서도 속도가 같다고 하더라도, 볼록한 길과 오목한 길에서의 속도는 다르다. 볼록한 길에서는 길의 어느 부분에서도 수평길에서의 속도보다 느리다. 왜냐하면, 공이 볼록한 길을 올라가면, 운동에너지가 위치에너지로 바뀌게 되기 때문이다. 반면, 오목한 길에서는 길의 어느 부분이라도 수평길에서의 속도보다 빠르다. 그래서, 길 (나)로 갈 때 더 빨리 도착하는 것이다.

 

---