무게와 질량 , 만유인력의 법칙 까지 마스터 해버리기

무게와 질량을 정확하게 아십니까?

 

혹시 질량이 크면 무겁고 질량이 작으면 가볍다 이렇게 알고 계십니까? 

 

뭐 맞는 말이긴 한데.. 

 

지금 우리가 몸무게를 말할 때 쓰는 '~kg'이라는 단위는 사실 '무게'가 아닌 '질량'의 단위입니다.

 

이건 몰랐죠?😎

 

무게와 질량이 뭔지 정확하게 알아보고, 몸무게는 무슨 단위인지까지 제대로 알려드리겠습니다.

 

 

 

 

'무게'는

지구가 어떤 물체를 잡아당기는 힘의 크기를 말합니다.

중력의 크기인 것이죠.

 

우리가 무겁다고 말하는 것들은 지구가 세게 잡아당기기 때문에 우리가 무겁다고 느끼는 것입니다.

반대로 지구가 약하게 잡아당기면 우리는 가볍다고 느낍니다

 

예를 들어서 볼링공은 엄청 무겁고 탁구공은 가볍다고 느끼는 것은 

지구가 볼링공은 세게 잡아당기고 있고 탁구공은 약하게 잡아당기고 있기 때문입니다.

 

(내가 친구들보다 무겁다는 것은 지구가 나를 더 세게 잡아당기고 있다는 것이죠ㅎ) 

 

그러면 어떤 것을 세게 잡아당기고 어떤 것을 약하게 잡아당기냐!!!

 

'질량'을 알면 됩니다.

 

'질량'은 그 물체를 이루는 물질의 고유한 양을 말합니다.

예를 들면, '컵'을 이루는 것들의 양, '컴퓨터'를 이루는 물질들의 양입니다

 

우리 주변에 모든 것들을 계속 쪼개고 쪼개면 아주 작은 정말 아주아주 작은 알갱이 같은 것이 될 텐데

그 작은 알갱이들을 모으고 모아서 '컵'이 되고 '컴퓨터'가 되는 것이죠

그 작은 알갱이들의 '양', 이것을 질량이라고 합니다.

 

즉, 질량이 크다는 것은 그 알갱이들이 아주 많다는 것이고 

질량이 작다는 것은 그 알갱이들이 아주 적다는 것이죠

 

그리고 질량이 클수록 지구는 더 세게 잡아당기고 그렇기 때문에 무게가 커지는 것입니다.

 

그리고 이 질량의 단위가 바로 우리가 아는 'kg , g'입니다.

 

우리가 몸무게를 말할 때 쓰는 바로 그 'kg'은 사실 무게가 아닌 질량의 크기를 말하는 것이죠.

그러면 무게는 어떤 단위를 쓰냐!

무게는 아까 잡아당기는 힘의 크기라고 말했습니다. 그래서 힘의 크기인 'N (뉴턴)'이라는 단위를 사용합니다.

 

그래서 사실 우리가 몸무게를 말할 때는 

'나는 ~N이야!!'라고 해야 하는 것입니다.ㅎ

 

자! 여기까지만 알아도 '무게와 질량'이 뭔지 구분할 수 있을 겁니다. 

하지만 지금부터는 좀 깊이 들어가 보겠습니다 ( 걱정 마세요 다 이해시켜 드립니다 ) 

 

'무게'가 잡아당기는 힘의 크기인 것은 알겠어.

그렇다면 왜? 왜 지구는 물체를 끌어당기는 거야? 

라고 생각하시는 분들이 있을 겁니다.

 

우리가 아는 '그분'도 사과가 떨어지는 것을 보며 저 질문을 했죠.

바로 '만유인력의 법칙'의 '뉴턴'입니다.

 

만유인력의 법칙은 어려워 보이지만 저 말을 그대로 해석하면 쉽습니다.

 

'만유' = 세상모든 물체는 있다

'인력' = 잡아당기는 힘

즉 세상모든 물체는 잡아당기는 힘이 있다는 것입니다.

 

응? 그러면 펜도, 컵도, 핸드폰도 잡아당기는 힘을 가지고 있다고?

그렇습니다 모든 물체에는 잡아당기는 힘이 존재한다는 것이죠.

그런데 그것들이 너무 작다 보니 잡아당기는 힘이 느껴지지 않는 겁니다.

 

 

이건 만유인력의 법칙입니다.

 

영어로 쓰여있어서 뭐지 싶겠지만 한국말로 바꾸면 별거 아닙니다.

 

F는 '힘'입니다. ( 그 옆에 숫자는 첫 번째 힘, 두 번째 힘이라는 뜻입니다.)

서로 잡아당기는 힘을 말하니까 당연히 두 개 이상의 물체가 있어야겠죠? 그래서 1,2 이렇게 두 개가 있는 것입니다!

 

그리고 m은 '질량' , r은 '거리' , 

G는 저 분수만 가지고는 정확한 값이 딱 떨어지지 않아서 정확한 값을 맞춰주는 숫자입니다 (굳이 알 필요 없습니다)

 

그러면 그대로 해석해 보면 너무 당연한 말이 됩니다.

 

자 두 개의 물체가 있다고 생각하면 그 두개의 물체의 힘은 서로 같다.

F1과 F2 가 같다고 되어있죠?

그리고 그 힘은 각각 1번째 물체의 질량과 또 다른 2번째 물체의 질량을 곱한 값에 거리에 제곱만큼 나눈 값과 같다.

 

즉 쉽게 말하면

그 물체들의 질량이 클수록 힘이 커지고 , 거리가 멀어질수록 힘이 작아진다는 뜻입니다.

(여기서 힘은 잡아당기는 힘을 말합니다)

 

예를 들면 

핸드폰과 탁구공을 생각해 보는 겁니다.

그리고 

롯데타워와 비행기를 상상해 보죠.

 

핸드폰곽 탁구공은 롯데타워와 비행기에 비해서 훨씬 질량이 작습니다. 그러므로 서로 잡아당기는 힘의 크기는 상대적으로 작습니다.

반대로 롯데타워와 비행기는 상대적으로 질량이 크기 때문에 서로 잡아당기는 힘이 탁구공과 핸드폰에 비해서 훨씬 큽니다.

하지만 그 두 물체사이가 멀리 떨어져 있다면 잡아당기는 힘은 약해진다는 것이죠

 

자 그런데 저기에 '지구'를 집어넣는다면 어떨까요?

지구는 엄청나게 크죠 질량이 엄청나게 클 겁니다.

즉 끌어당기는 힘이 엄청나게 강할 수밖에 없죠. 그래서 우리가 다 지구 쪽으로 끌려가는 겁니다.

그리고 위에서 봤듯이 질량이 클수록 서로 잡아당기는 힘이 강해지이까. 

그 말은 곧 무게가 많이 나간다는 뜻이죠.

 

즉 내 몸이 커질수록 질량은 커진다는 뜻이 되고 질량이 커지니 잡아당기는 힘이 강해지는 것이고 그 잡아당기는 힘을 '무게'라고 하는 것입니다.

 

이제 왜 많이 먹을수록 무게가 커지는지 알 수 있죠?

그리고 지구에서 질량 1kg의 무게가 9.8N입니다.

 

지구에서 1kg의 질량을 가진 물체는 9.8N만큼 잡아당기는 힘이 작용하는 것입니다.

2kg 라면? 9.8N X 2 이까 19.6N

10kg 라면? 9.8N X 10 니까 98N

 

내 질량이 60kg이라면 9.8N X 60 이니까 588N 즉 이때 내 몸무게는 '588N 이야!'라고 말해야 하는 거죠

 

 

자 그러면 이런 것들도 할 수 있습니다!

 

만약 지구가 아닌 다른 행성에서 무게를 잰다면 어떻게 될까?

지구보다 질량이 작은 '달'에서 무게를 잰다면?

반대로 지구보다 질량이 큰 '목성'에서 무게를 잰다면 어떻게 될까?

달과 목성으로 가면 질량은 어떻게 변할까?

 

 

한번 생각해 보는 겁니다.

 

 

 

 

생

 

 

각

 

 

해

 

 

보

 

 

기

 

 

 

 

저 위에 만유인력의 법칙을 완전히 이해했다면 , 그리고 무게와 질량에 대해서 완전히 이해했다면 너무너무 쉬웠을 겁니다.

 

계속 똑같은 얘기를 하는 거지만

'무게'라는 것은 끌어당기는 힘의 크기를 말하는 것이고

위에 식에서도 봤듯이 서로 끌어당기는 힘은 질량이 클수록 커지니까

질량이 더 작은달에 가면 서로 끌어당기는 힘이 약해서 무게는 당연히 작아질 것이고

반대로 질량이 큰 목성에 가면 끌어당기는 힘이 강해서 무게는 커질 것입니다.

 

그렇다면 '질량'은?

질량은 변하지 않는다가 정답이죠.

내가 달에 가든 목성에 가든 나를 이루고 있는 물질들은 그대로이기 때문에 변하지 않는 겁니다.

 

 

축하합니다!! 무게와 질량 그리고 만유인력까지 마스터 해버렸습니다.