원심력은 실제 힙이 아닙니다. 그럼 지구가 타원형인 까닭은 무엇인지요?

글쓴이
조현민
등록일
2004-11-11 07:06
조회
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댓글
11건
지구가 완전한 구형이 아니고 적도쪽이 긴 타원형인 까닭이 무엇인가요?
고등학교 시절엔 지구자전에 의한 원심력때문이라고 배웠었고
(즉, 적도쪽으로 갈 수록 원심력이 커지기 때문이라는 둥..)
그냥 그러려니 했는데 최근 물리에 대해 관심이 있어서
이런 저런 책을 읽어보다가 원심력은 실제 존재하지 않는 힘, 즉 관성력이라는 것을 알았습니다.

즉, 다들 아시겠지만 원심력이라는 것은 비관성계에서 물체의 운동상태를 기술하기 위해서 도입한 관성력, 즉 거짓힘입니다. 거짓힘이라는 것은 힘의 원천, 즉 힘을 주고 받는 물체를 찾을래야 찾을 수가 없고 따라서 반작용도 존재하지 않는 것에서 확실히 알 수 있죠.

그러므로 지구가 타원인 까닭을
실제로 있지도 않는 원심력때문이라고 하는 것은
분명 틀린 답이라 생각합니다.

그렇다면 지구가 타원형인 진짜 이유는 무엇인가요?
갑자기 너무 궁금합니다
이곳저곳에 뒤져봐도 그냥 원심력 얘기뿐이고..
  • 배성원 ()

      실재 존재하지 않는다고 기술된 책이 어떤 책인가요? 영문이라면 어떤 단어를 썼나요?

    관성력은 실재 존재합니까? 아니면 없습니까? 자동차의 브레이크를 밟으면 제동에 시간이 걸리는것은 관성력 때문이 아닙니까? 그런데도 그 힘을 존재하지 않는다고 할 수 있습니까?

    '존재하지 않는다'라는 문구의 정확한 의미를 한번 살펴봐야 하겠습니다.

  • blood ()

      어렵게 생각하지 마시고, 그냥 원심력도 힘으로 생각하시면 됩니다.
    이 힘이 관성력인가,아닌가/ 관성력이 실제 힘인가? 뭐 이런 것들을
    고민할 필요는 전혀 없습니다.
    당연히 지구가 타원체인 까닭도 원심력에 있습니다.

    ------------------------------------------------
    덧붙입니다만, 지금 전혀 관성력에 대한 개념을 잡지 못하신듯 합니다.
    책에 나온 문구가 단지 문구일 뿐인 상태입니다. 물론 책이 오해를
    부추기는 면도 있지만서도 말입니다.
    보신 내용중에 "비관성계에서 물체의 운동상태를 기술하기 위해 도입한
    관성력인 원심력"은 비관성계에서는 실제로 힘 입니다. 지구에 있는
    우리모두나, 혹은 빠른속도로 커브를 도는 차 안에 탄 승객이나 모두
    실제로 그 힘을 겪습니다.

    그리고 "따라서 관성력의 일종인 원심력은 실제로 존재하는 힘이
    아니다"란 말은 저 멀리 비관성계 밖에서 보는 관성계의 관찰자가
    보기에 그렇다는 말입니다. 밖에서 보면, 관성력은 실체가 없지만, 대신
    비관성계 내의 운동이 그렇게 움직이고 있는 걸로 보인다는 말입니다.

    관성력이 실제로 존재하지 않는 힘이다? 에 대한 고민을 깊이 하실
    필요는 없습니다. 비관성계에 있는 우리에겐 그런 힘이 존재한다고
    하면 되니까요. 관성력은 어떤 사람이 보는가 따라 달라지는 그런
    힘이다라고 생각하시는 편이 더 맞을 것이라 봅니다.

  • 조현민 ()

      김영민님...
    등속원운동하는 돌멩이에 작용되는 힘은 구심력하나뿐입니다.
    어떤 돌멩이가 등속운동하고 있는데, 그 돌멩이의 속도벡터에 직각방향으로 구심력이 가해지면 그 돌멩이는 계속적으로 방향이 바뀌게 되어서 원운동하게 되는 것입니다.

    원심력은 존재하지 않습니다.
    아니 실제 힘이 아닙니다.(고등학교 물리시간에도 나오지 않나요?)
    원심력은 힘의 원천이 없다. 즉 힘을 주고 받는 물체가 없다.
    다시 얘기하면 반작용이 없다는 걸로도 거짓힘이라는 것을 알 수 있습니다.

    하지만 단지 돌멩이 입장에서는 자기가 어떤 속도로 움직이고 있다는 것을 알지 못하기에, 즉 돌멩이는 자기가 정지하고 있다고 생각하므로 이렇게 생각할 겁니다

    "어라? 손이 나를 잡아당기는데 왜 난 손쪽으로 안 끌려가지? 음.. 구심력과 반대방향으로 힘이 작용하는구나?" 이런 생각을 하죠.

    결국 이렇게 돌멩이 입장에서 생각하게 되는 힘이 원심력입니다.
    즉 실제로는 없는 거짓힘이라는 거죠.
    자기가 정지하고 있다고 오해(?)하는 돌멩이 입장에서 생각하는 거짓힘이라는 겁니다.

  • 조현민 ()

      그리고 blood님과 배성원님 답변 감사드립니다.

    하지만 배성원님.. 질문이 있는데요.
    원심력이나 관성력이 실제 힘이 아니다라는 것은 너무도 명백한 사실아닌가요?(고딩 때도 그렇게 배웠는데;;)
    힘이라는 것이 알고보면 두 물체간의 상호작용이고,
    따라서 작용이 있으면 반작용이 있어야 합니다.

    하지만 관성력의 일종인 원심력은 거짓힘이기 때문에 힘을 주고 받는 물체가 없고 따라서 반작용이 존재하지 않죠.

    그리고 책얘기를 하셔서 그런데..
    차동우교수님이라는 분이 번역하신
    'Men who made a new physics'라는 책에도 그렇게 나와 있던데요.

    인터넷에도 이 책의 내용이 있는 사이트가 있어서
    주소를 올려봅니다.

    nucl-a.inha.ac.kr/physics/phys1/main/class/04/b/
    (가장 아래부분에 보면 나옵니다)

    그리고 또 다른 곳.
    nucl-a.inha.ac.kr/physics/old/chapters/9/index.html-ssi
    (역시 가장 아래부분에 보면 나옵니다)

  • 수박겉핥기 ()

      추에다가 실대신 스프링을 연결해서 스프링 끝을 잡고 추를 빙빙 돌리면 어떻게 될까요? 스프링이 늘어난다면 무슨 힘이 그랬을까요?

  • 배성원 ()

      그 책에 pseudo라고 써 있나요..아니면 virtual이라고 되어 있나요? 아마 not exist라고는 써 있지 않을거 같습니다.
    근본적으로는, 힘이라는 것은 blood님의 설명대로 좌표계에 따라 나뉘는 것입니다. 작용, 반작용도 그 '계'를 관찰하는 관찰자가 같은 계에 있느냐 없느냐에 따라 크기와 방향이 다 다르게 나타날 수 있습니다.
    힘을 설명할 때는 벡터의 개념을 많이 쓰는데요. 원운동하는 물체는 매순간 그 속도벡터의 방향이 바뀌기 때문에 속도의 변화, 즉 힘을 경험하는 겁니다.
    원운동을 하는 물체를 관찰한다는 것에서우선 관찰자는 원운동계의 바깥에서 그 원운동을 관찰하는 것이되지요. 이러한 고정 좌표를 universal이라고 많이 씁니다. 이 universal 좌표계에서는 모든 힘을 표현해 줄 수 있습니다. 움직이는 모든 것을 그 움직임대로 볼 수 있는 좌표계거든요.
    그러나 관성 좌표계 즉 움직이고 있는 좌표계에서는 이것이 틀려집니다.

    제 생각에는 작용, 반작용에 너무 심취하셔서 그 전단계 즉 '계'에 대한 부분을 그냥 넘어가신거 같습니다.

  • 배성원 ()

      어떤 아이가 청룡열차를 타고 있다고 가정해보죠. 열차 밖에서 보면 청룡열차의 움직임이 선로위에 잘 기술됩니다. 곡선운동 직선운동 등등에 대해서 매순간 속도벡터의 변화를 알기 때문에 그 아이가 받는 모든 힘(원심력, 구심력 다 포함)을 다 분석할 수 있습니다. 그러나 아이 입장에서는 매순간 어디로 가는지 모릅니다(눈을 뜨면서 좌우를 둘러본다고 하시면..--;). 다만 앞으로 움직이고 있으되 몸이 이쪽 저쪽으로 쏠린다고 느끼지요. 바로 이렇게 아이가 느끼는 쏠림은 원심력에서 옵니다. 아이가 느끼는 이 힘에 대해서는 equilibrium, 즉 작용 반작용에 의해서 sum=0 식이 성립하지 않습니다. 그냥 온몸으로 버티지요.
    운동에는 직선운동, 회원운동이 있습니다. 원운동은 궤적이 매순간 변하는 직선운동(infinitesimal transportation)이라고 볼 수 있습니다. 원심력도 결국은 속도벡터의 순간변화량에서 기인하는 것이고,직선운동에서의 힘도 결국 속도벡터의 변화가 그 기원이므로 원심력이 없다는 그 책의 기술은 뭔가 앞뒤 문맥을 더 살펴봐야 하지 않을까 싶습니다.

  • 물리대마왕 ()

      김영민님. 밑에 보니 고등학생이신 것 같은데
    원운동하는 물체에 작용하는 힘은 구심력뿐입니다.
    만약 원운동하는 물체에 작용하는 힘은 무엇인가?라는 문제가 수능시험에 나왔을 때
    구심력과 원심력이라고 적으시면 오답이 됩니다.

    구체적인 설명은 답글로 대신하죠.
    그리고 수박겉핧기님도 뭔가 오해하신 듯 하네요.
    결론부터 말씀드리면 원심력은 실제 힘은 아닙니다

  • 배성원 ()

      아. 그러고보니 제 댓글의 원심력은 centrifugal force....즉, 구심력으로 해석해야 겠군요. 원운동 하는 물체의 속도벡터의 방향변화를 구하면 항상 안쪽으로 향하게 됩니다.
    universal 좌표계에서 아이의 힘을 다 분석할 수 있다는 건 그대로입니다.

  • 수박겉핥기 ()

      ^^ 원심력이든 구심력이든 평소에 보던 예제를 알려드려야죠.
    놀이터에 있는 뱅뱅 도는 놀이기구도 한 번 생각해 볼까요?
    몇 명이 올라 타고 한 친구가 밖에서 돌려주며 노는 것 말이죠.
    가운데 축에 서 있으면 별로 힘이 안 들지만, 맨 바깥에 서 있을 때엔 팔에 힘이 안 들어가면 버틸 수가 없던데요, 만약에 팔이 스프링이라면 어느 정도까진 늘어나 줘야 버티겠죠?
    지구 적도가 부풀은 것과 달라 보이지는 않는데요..

  • 구두운 ()

      근데 지구는 거의 원에 가깝지 않나요? 타원형이라고 해도 많이 타원형이 아니라, 거의 원에 가까운 걸로 알고 있는데요...제가 물리를 잘 모르는지라서 잘못 알고 있는 건지 모르지만,

    우주에서 찍은 지구 사진 보면 거의 원에 가깝습니다....



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