이글을 네이버에 썼던 글을 삭제하면서 정리 중에 있는 글입니다.
부력이 작용하는 곳에서 관성력의 영향은 뭔가 특별한 일이 일어나는 것처럼 보입니다.
특히나 헬륨풍선이 있는 곳에서 관성력을 생각하는 경우입니다. 헬륨풍선이 하늘을 날아가는 이유에 대해서는 알고 있지요?
관성력과 헬륨 풍선
헬륨풍선이 물리 문제에 등장하는걸 본적이 있는데, 관성력 문제였습니다.
그림의 풍선은 아마도 헬륨 풍선일겁니다. 하늘위로 날아가려는 풍선을 밑에 줄로 묶어 두어서 날아가지 않는 모양일겁니다.
이런 풍선을 버스 안에다 두고, 정차했던 버스가 출발하면 어느 방향으로 움직일 것인지 묻는 문제입니다.
버스가 오른쪽으로 출발하면 정지상태에서 속력을 가지게 됩니다. 물리에서는 가속도가 오른쪽 방향으로 생기는 경우입니다. 이 때, 사람들은 왼쪽으로 쓰러질것 같은 힘을 받게 되지요. 관성의 법칙으로 설명합니다. 버스안 좌표계에서는 관성력으로 설명합니다.
좀 쌩뚱맞지만 풍선은 어디로 움직일까를 물어 보는 문제입니다. 풍선은 오른쪽으로 움직입니다. 왜? 관성의 법칙은 버스안의 공기에도 적용됩니다. 버스안의 공기들도 왼쪽으로 움직이겠지요. 그러니까, 헬륨풍선은 반대 방향인 오른쪽으로 갑니다. 이게 잘 이해가 안되나요? 헬륨풍선도 왼쪽으로 가야할 것 같나요?
버스 밖에서 헬륨풍선은 하늘로 올라가려고 합니다. 부력이 중력보다 커서 입니다. 공기가 받는 중력방향의 반대방향으로 헬륨풍선은 힘을 받습니다. 헬륨풍선도 중력을 받습니다. 그런데, 부력이 중력의 반대방향이고 중력보다 더 크기 때문에 하늘로 올라가려고 합니다.
버스가 출발하여 받게 되는 관성력이란게 중력과 다를 바가 없습니다. 버스안의 모든 물체는 관성력을 받게 됩니다. 공기도 관성력을 받게 됩니다. 헬륨풍선도 관성력을 받게 됩니다. 그런데, 부력이 관성력의 반대방향이고, 관성력보다 더 크기 때문에 오른쪽으로 움직이게 됩니다.
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