안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
관성기준계는 뉴턴 법칙이 액면 그대로 성립하는 관점이에요. 힘을 받지 않는 물체는 가만히 있거나 등속으로 움직인다는 게 제1법칙인데, 이 말이 참이 되는 기준틀이 관성계예요. 물리법칙을 이 기준에서 서술하기로 약속해야 힘과 운동의 관계가 깔끔하게 정리되거든요.
회전하는 놀이기구 안은 이 약속이 깨진 상황이에요. 기구 자체가 계속 가속하고 있으니, 그 안에서 보면 아무 힘도 안 받는 물체가 저절로 바깥으로 밀려나는 것처럼 보여요. 컵을 좌석에 두면 누가 밀지도 않았는데 미끄러지죠. 뉴턴 법칙대로라면 힘 없이 속도가 변할 수 없으니 법칙이 틀린 것처럼 보이는 거예요.
사실은 법칙이 아니라 관점이 가속 중인 게 원인이에요. 밖에서 보면 컵은 관성대로 직진하려는 것뿐이고, 도는 건 기구 쪽이거든요. 그래도 회전하는 관점에서 계산하고 싶으면 원심력 같은 가상의 힘을 추가로 넣어 장부를 맞춰요. 실재하는 힘은 아니지만 그 관점에서는 실감되는 힘이라, 일기예보에서 태풍의 회전을 다룰 때도 지구 자전에 따른 가상력을 넣어 계산해요 :)