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올라가는 엘리베이터에서 물건을 들면 더 무겁나요?

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우리는 지구상에 살기 때문에 무조건 중력의 영향을 받을 수밖에 없다. 이 ‘중력’이 바로 ‘무게’이다. “몸무게가 얼마나 되십니까?”라는 질문을 “지구가 얼마의 힘으로 당신을 당기고 있나요?”라고 바꾸어도 똑같이 실례되는 질문이 된다. 예를 들어, 필자의 몸무게가 40kg이라고 치자. 그럼 질량은 40kg, 몸무게는 40kgf가 된다. 질량은 달에 가도 변하지 않는 고유한 값이지만, 무게는 달에 가면 1/6로 줄어들게 된다. 즉, 지구에서는 1kgf=9.8N이므로 392N (40kg X 9.8m/s2)의 힘으로 지구가 필자를 당기고 있는 것이다.그렇다면 엘리베이터가 움직일 때 몸무게가 어떻게 변한다는 것일까?① 엘리베이터가 위쪽으로 올라가기 시작할 때에는 버스가 급출발할 때와 마찬가지로 진행 방향과 반대로 관성력을 받게 된다. 상승하는 엘리베이터 속에서는 진행 방향이 당연히 위쪽이니까, 아래쪽으로 관성력을 받게 되는 것이다. 중력은 항상 지구중심 방향인 아래쪽이므로 관성력이 같은 방향으로 작용하게 되어, 두 힘이 더해져서 몸무게가 평소보다 증가하게 된다.② 반대로 엘리베이터가 아래로 내려오기 시작할 때에는 진행 방향이 아래가 되고, 반대쪽인 위쪽으로 관성력을 받게 된다. 이때, 아래 방향으로 작용하는 중력에서 관성력 값을 빼면 두 힘의 차이만큼 몸무게가 가벼워지게 된다. ③ 만약 엘리베이터 줄이 끊어진다면 관성력이 중력만큼이나 커져 우리 몸에 작용하는 힘은 ‘0’인 상태 이른바 ‘무중력’ 상태가 된다.이렇게 엘리베이터 안에서 몸무게가 변한다는 것은 시중에서 판매하는 눈금 저울만 있으면 직접 확인할 수 있다. 5층 정도 되는 낮은 건물의 엘리베이터에서 실험을 해도 몸무게는 3kgf 정도 늘었다 줄었다 한다. 요즘은 고층 아파트도 많으니 고층을 오가는 고속 엘리베이터에서 실험한다면, 엘리베이터의 속력 변화가 크기 때문에 관성력이 더욱 커져서 몸무게가 더 많이 변한다. 63빌딩 정도의 고층건물의 엘리베이터에서 실험하면, 실험자의 질량에 따라 차이는 있지만 성인이라면 대체로 10kgf 정도는 몸무게가 변할 것이다.출처 : 삼성디스플레이 뉴스룸 - [호기심 과학] 엘리베이터를 탔을 뿐인데, 몸무게가 변한다? 뉴턴의 운동 제1법칙, '관성'

학문 / 물리

24.01.14

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