권선옥 교수의 운동이야기

뉴턴의 운동법칙, 생활에 적용하기

영국의 천재 과학자 뉴턴(Newton)은 물체의 운동과 관계있는 3개의 운동법칙을 발견하였다. 이 운동법칙을 우리의 생활에 적용하여 보면 어떨까?

운동의 제1법칙은 ‘관성의 법칙’이다. 관성이란 “물체에 힘이 작용하지 않으면 물체는 운동 상태를 바꾸지 않는 성질”을 말한다. 즉, 정지해 있는 물체는 계속 정지해 있을 것이고, 공기저항과 같은 마찰력과 중력이 없다면 운동하고 있는 물체는 영원히 운동을 지속할 것이라는 것이다. 옛날 할머니들은 게으른 사람을 일컬어 “태성이 저런 사람이다”라고 하였다. 이 때 ‘태성’은 곧 ‘관성’을 의미하는 말이다. 꾸중 등과 같은 벌(외력)이 가해지지 않는다면 게으른 사람은 계속 게으르고, 방해하는 외력이 없다면 부지런한 사람은 계속해서 부지런할 것이다. 그것이 관성이다. 정지해 있는 소형승용차보다 정지해 있는 트럭을 움직이게 하는 것이 더 어렵고, 움직이고 있는 소형승용차를 정지시키는 것보다 트럭을 정지시키는 것이 더 어렵다. 체중이 많이 나가는 사람은 체중이 가벼운 사람에 비해 민첩성이 떨어진다. 관성은 질량에 비례하기 때문이다. 이와 같이 관성은 운동에 대한 저항과 운동의 지속이라는 두 가지 특징을 가지고 있다.

운동의 제2법칙은 ‘힘과 가속도의 법칙’이다. 물체의 힘은 질량과 가속도에 비례한다. 즉, F=ma(F=힘, m=물체의 질량, a=가속도(속도의 변화량)이다. 유명한 운동방정식이다. 여기에서 a=F/m가 되고, 물체의 가속도는 힘에 비례하고 질량에는 반비례하게 된다. 소형승용차의 출발이 빠른 것은 힘에 비해 질량이 적게 나가기 때문이다. 오르막길에서 속도를 붙여 달려오는 트럭 앞으로 승용차가 끼어들면 트럭기사는 짜증을 낸다. 트럭은 질량이 크지만 경유를 에너지로 사용하기 때문에 힘이 약해 다시 가속도를 붙여 오르막길을 빨리 오르기가 힘들기 때문이다. 트럭 앞에 끼어드는 것은 삼가야 할 일이다. 특히 오르막길에서는…. 트럭기사의 성질이 나빠서가 아니다. 뉴턴의 운동2법칙을 모르는 승용차 운전자가 트럭기사의 성질을 건드린 결과이다.

운동의 제3법칙은 ‘작용과 반작용의 법칙’으로, “A물체가 B물체에게 힘을 가하면(작용) B물체 역시 A물체에게 반대방향으로 똑같은 크기의 힘을 가한다(반작용)”는 것이다. 중장거리 달리기와는 달리 단거리 달리기에서의 출발은 서서하는 스탠딩 스타트가 아니라 스타팅 블록을 놓고 그것을 밀면서 출발하는‘크라우칭 스타트’ 방법으로 한다. 이 때 선수가 스타팅 블록(지구)을 밀면(작용) 지구 역시 선수에게 똑같은 크기의 힘을 가하기(반작용) 때문에 지구를 미는 힘이 클수록 정지하여 출발하는 선수의 가속도는 크게 되어 빨리 출발할 수 있게 된다.

“아프냐? 나도 아프다”라는 명대사가 있다. 이 대사는 어느 유명 드라마에서 나온 것으로 많은 사람들에게 회자되던 멘트이다. 네가 아프면 나도 아프다는 이야기다. 사랑하는 사람에게 아픔을 주었기 때문에 자기도 아픈 것이다. 화가 나서 돌부리를 차는 사람은 자기만 아픔을 느낄 뿐이다. 돌부리도 그 만큼의 힘을 되돌려 주기 때문이다. 그러나 우리가 누군가를 칭찬하면 그 사람도 나를 칭찬할 것이다. 일상에서 작용과 반작용은 그렇게 적용될 수 있다.

운동을 해야 된다고 다짐만 한지가 오래되었다. 따라서 운동을 하지 않는 관성이 커졌다. 관성을 깨기 위해서는 의사의 충고(외력)든 나의 의지(내력)이든 어떤 힘이 필요하다. 그 힘이 강할수록 운동장에 나가기는 더 쉽다. 그리하여 운동은 나에게 건강과 자신감을 되돌려 줄 것이다. 지금 당장 운동장으로 나가자!!

/경상대학교 체육교육과

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