중력과 질량, 그리고 무게
사과나무에서 사과가 떨어지는 모습을 보고 뉴턴이 만유인력의 법칙(우주에 존재하는 모든 물질이 서로를 끌어당기고 있다는 법칙)을 떠올렸다는 이야기는 유명하지요. 그 이야기가 사실인지 아닌지에 대해서는 소문이 무성하지만요. 그러나 그 소문이 사실인지 아닌지에 관계없이 뉴턴이 물리학계에 지대한 영향을 미친 것은 부인할 수 없는 사실입니다. 따라서 오늘날 물질에 가해지는 힘을 이야기할 때 그 힘의 공식 단위로 N(뉴턴)을 사용하지요.
사과나무에서 사과가 떨어질 때 갑자기 바람이 불어오지만 않는다면 사과는 지면에 수직인 방향, 즉 지구의 중심을 향해 떨어집니다. 이렇듯 지구상에 있는 모든 물체는 지구 중력의 영향을 받고 있어요. 우리의 몸도 마찬가지죠.
평등한 힘, 중력
‘같은 질량의 볼링공을 동시에 같은 높이에서 떨어뜨리면?’
만약 질량은 서로 다르고 똑같이 생긴 두 개의 볼링공을 동시에 같은 높이에서 떨어뜨리면 어떻게 될까요?
질량이 큰 공이 더 빠르게 떨어질 거라 예상한 사람도 있겠지만, 사실 두 공은 동시에 지면에 닿게 돼요. 즉 물체가 떨어지는 속도는 물체의 질량과 무관하다는 말이죠. 만약 지구에서 공기의 저항이 사라져서 휴지가 팔랑거리지 않게 된다면, 심지어 휴지도 볼링공과 같은 속도로 지면에 도달하게 될 거예요. 물론 사과로 실험해도 결과는 똑같겠지요.
대수롭지 않게 여길 수도 있지만 이건 사실 놀라운 일이에요. 이건 중력의 크기가 일정하지 않고 어떤 물체에 작용하는지에 따라 달라진다는 뜻이니까요. 우리가 보통 말하는 힘의 크기는 어느 정도 일정하잖아요? 말이 마차를 끄는 힘처럼요. 물론 말마다 힘의 크기는 다르겠지만, 말의 힘이 큰 마차를 끌 때 더 세진다거나 작은 마차를 끌 때 더 약해지지는 않죠. 어떤 마차를 끌건 말의 힘은 똑같으니까, 마차의 질량이 작을수록 말은 더 빨리 달릴 수 있어요.
