안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

공이 공중에 둥둥 떠있다고 가정한다면 이는 공의 밀도가 열차안의 공기의 밀도보다 작다는 의미(공기보다 가볍다)입니다. 그리고 열차가 일정한 속력으로 움직인다면 공은 제자리에 둥둥 떠 있을 것입니다.

하지만 일정한 속력으로 달리던 열차가 급정거한다고 생각해보죠. 이 상황에서 우리 몸은 앞으로 쏠릴것이라는 생각이 바로 들것입니다. 왜냐하면 버스에서 많이 경험했기 때문이죠. 버스가 급정거하면 앞으로 넘어지려고 하죠. 그 이유는 우리 몸은 버스와 함께 일정한 속력으로 가고 있던 상황에서 버스가 갑자기 멈춰버리면 우리 몸은 여전히 앞으로 가려고 하기 때문입니다. 이를 관성이라고 하죠. 관성은 운동하려던 물체는 계속 운동하고 멈춰있는 물체는 계속 멈춰있으려는 성질을 의미합니다.

그럼 다시 열차안으로 돌아와서 열차가 급정거하는 상황을 생각해보죠. 우리 몸은 앞으로 넘어지려고 할겁니다. 그리고 열차와 함께 움직이던 공기도 앞으로 쏠릴것입니다. (왜냐하면 계속 앞으로 움직이고 있었기 때문에; 열차만 혼자 정지함) 그리고 공 역시 앞으로 쏠리려고 할 것입니다. 그런데, 여기서 문제가 발생합니다. 공기도 앞으로 쏠리고 공도 앞으로 쏠리는 상황에서 누가 앞으로 더 쏠릴것이냐를 생각할 수 있습니다. 아까 공이 공기중에 둥둥 떠있다고하였는데, 이는 공이 공기보다 가볍다는 의미입니다. 즉, 공기가 더 빽빽하게 있기 때문에 공기가 앞으로 더 쏠리며, 상대적으로 가벼운 공은 공기가 차지하는 공간 때문에 앞으로 가지 못하고 오히려 공기에 의해 뒤로 밀려나게 됩니다. 간단하게 밀도차가 나기 때문에, 다시말해 공이 공기보다 가볍기 때문에 뒤로 밀려나는것이죠.

도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

등속도로 운동하는 열차에서 던지기 시작했다면 기차 밖에서 사람이 확인했을때에는

기차를 따라서 포물선의 궤도로 날아가게 됩니다.

즉, 기차의 속도를 그대로 가지고 있습니다.

감사합니다.

이미 달리고 있는 열차이고 그 열차의 속도가 일정하다면

물리적으로 정지해있는 열차와 동일하게 됩니다. (정지하거나 일정한 속도는 모두 힘 F = 0입니다.)

따라서 이 경우 공을 던졌을 때 원래 열차의 위치에 떨어지게 됩니다.

하지만 마치 마법과 같은 이유로 공을 공중에 띄운거라면 공은 기차와 다른 시스템에 있는 것이 되므로

열차 내부에서 움직이게 됩니다.

안녕하세요. 오현수 과학전문가입니다.

열차라는 계 안에서 공 또한 열차의 속도로 달리는 중입니다. 같은 속도로 움직이고 있기 때문에, 공은 정지되어 있는 것처럼 보이는 것이죠.

만약 질문자분의 말씀대로라면, 열차안의 사람이 점프를 해서 계(system)과 분리된다고 가정한다면, 점프하는 시간 동안, 열차가 이동한만큼 뒤로 이동하게 될텐데, 그렇지는 않지요.

답변이 도움되었기 바랍니다. 감사합니다.