조금 높은 높이에서 총알을 발사하고 떨어뜨린것하고 실험을 해 보면 똑같이 떨어진다고 하는데 맞나요??

Question

조금 높은 높이에서 총알을 발사하고 떨어뜨린것하고 실험을 해 보면 똑같이 떨어진다고 하는데 맞나요?? 그냥 생각해 봐도 쏜게 더 발리 덜어질꺼 같은데

Answer 1

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

이 질문은 물리학에서 아주 흥미로운 문제입니다.

먼저, 총알을 쏘는 순간은 수평 방향으로 빠른 속도가 주어지게됩니다. 떨어뜨린 총알은 수평 속도가 없습니다. 하지만 두 경우 모두 중력의 영향으로 떨어지기 시작합니다.

중력은 수평 방향과 상관없이 작용하고, 공기 저항과 같은 외부 영향이 없다면 두 물체는 동시에 같은 높이에서 같은 시간에 바닥에 닿게 됩니다. 즉, 총알이 수평으로 움직이더라도 떨어지는 시간은 같습니다.

왜냐하면 낙하 속도는 중력 가속도, 즉 지구가 물체를 아래로 끌어당기는 힘에 의해 결정되지, 수평 속도와는 별개로 작용하기 때문입니다.

물론 현실에서는 공기저항, 총알의 회전, 바람등 여러 변수가 있어 미세한 차이는 있지만, 이상적인 상황에서는 수평으로 쏜것과 그냥 떨어뜨린것은 동일한 시간에 땅에 닿습니다. 쉽게 말해, 공던지기나 공을 높이에서 떨어뜨릴때 같은 높이에서 동시에 던지고 떨어뜨리면 바닥에 닿는 시간은 같습니다.

Answer 2

안녕하세요. 고한석 전문가입니다.

맞습니다! 이것은 물리학에서 "수평 발사체와 자유낙하의 동시 도달" 실험으로 유명한 사실입니다. 핵심 원리는 총알이 수평으로 아무리 빠르게 날아가더라도, 중력은 수평 운동과 완전히 독립적으로 작용한다는 것입니다. 즉 총알의 수평 속도가 얼마든 상관없이 중력이 아래로 당기는 힘은 동일하게 작용하기 때문에, 같은 높이에서 수평으로 발사한 총알과 그냥 손에서 떨어뜨린 총알은 정확히 동시에 바닥에 닿습니다.

직관적으로는 빠르게 날아가는 총알이 더 늦게 떨어질 것 같지만, 그것은 수평 거리가 멀어지는 것이지 떨어지는 속도가 느려지는 게 아닙니다. 쉽게 말해 중력은 옆으로 가는 것에는 전혀 관심이 없고 오직 아래로만 똑같이 잡아당긴다고 생각하시면 됩니다.

다만 실제로는 지구가 둥글기 때문에 총알이 엄청나게 빠르다면 지구 표면 자체가 살짝 휘어져 내려가는 효과로 인해 이론적으로 영원히 안 떨어지는 궤도 속도라는 개념도 생기는데, 이것이 바로 인공위성의 원리입니다!

Answer 3

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

위에서 아래로 쏜 경우라면 수직 형태라 중력이 가해져 속도가 더욱 증가하게 됩니다.

따라서 수직으로 쏜 총알이 더 먼저 도착하게 됩니다.

질문의 내용은 수평 형태로 쏜다는 과정인 것 같네요.

수평은 이동 거리만 다를 뿐 떨어지는 시간은 같다고 볼 수 있습니다.