지구의 중력으로 사람이나 물체들이 땅속으로 빨려들어가지않고 서있을 수 있는 이유가 무엇인가요?
지구의 중력으로 사람이나 물체들이 땅속으로 빨려들어가지않고 서있을 수 있는 이유가 무엇인가요? 중력을 이기는 다를 힘이 있는건가요?
안녕하세요.
지구의 중력으로 모든 물체가 지표면에 끌려가는 이유는 중력 자체 때문입니다. 그러나 사람이나 다른 물체들이 땅속으로 계속 빨려 들어가지 않고 지표 위에 서 있을 수 있는 이유는 정상력 또는 지지력 때문입니다. 이 힘은 물체가 다른 표면에 놓일 떄 그 표면으로부터 받는 수직 방향의 반발력입니다.
중력과 정상력에 대해 정의해보자면, 지구는 자신의 질량을 중심으로 모든 물체를 끌어당기는 힘, 즉 중력을 가집니다. 이 힘은 물체의 질량과 지구의 질량, 그리고 물체와 지구 중심 간의 거리에 의해 결정됩니다. 정상력은 물체가 표면에 놓여 있을 때, 그 표면은 물체에게 수직으로 힘을 가합니다. 이 힘은 중력의 효과를 상쇄하여 물체가 표면 아래로 빨려 들어가지 않게 합니다. 예컨데, 사람이 바닥에 서 있을 때 바닥은 사람에게 위로 향한 힘을 제공합니다.물체가 지표면에 안정적으로 놓여 있을 때, 중력과 정상력은 균형을 이룹니다. 이는 뉴턴의 제 1법칙, 즉 관성의 법칙에 따른 것입니다. 중력이 물체를 아래로 끌어당기는 동안, 정상력은 물체를 위로 밀어 올립니다. 이 두 힘이 균형을 이루면 물체는 움직이지 않고 정지 상태를 유지합니다.
표면의 성질에 따라 정상력의 크기가 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 매우 부드러운 진흙길에서는 물체가 더 깊이 가라앉을 수 있어 정상력이 약해지지만, 단단한 콘크리트 바닥에서는 정상력이 매우 강하게 작용하여 물체가 가라앉지 않습니다. 즉, 사람이나 물체들이 땅속으로 빨려 들어가지 않고 지표 위에서 서 있을 수 있는 이유는 중력을 상쇄하는 정상력의 작용 덕분입니다. 이러한 상호 작용은 뉴턴의 운동 법칙을 통해 잘 설명됩니다.아주 흥미로운 관점의 질문이네요!
지구의 중력으로 인해 사람이나 물체들이 땅속으로 즉 지구의 중심부까지 끌려들어가지 않는 이유는 우리의 발 아래에 지지해주는 흙, 바위 등이 있기 때문입니다.
그럼 왜 흙, 바위 등은 더 압축되거나 뭉쳐지지 않는 것일까요? 그것은 지구의 중력이 약하기 때문입니다. 만약 지구의 중력이 충분히 강하다면 흙이나 바위 등이 훨씬 더 촘촘하고 밀도 높게 압축될것 입니다. 그럼 지구의 부피가 더 작아지겠지요.
그럼에도 사람이나 물체가 지구의 중심으로는 빨려들어갈 수 없습니다. 지구의 크기가 작아져도 더 단단한 땅이 생기는 것입니다.
여기서 조금 더 생각을 해보겠습니다. 왜 우리의 몸이나 물체는 단단한 물체를 통과하지 못할까요? 그것은 원자나 분자가 특정 공간을 차지하고 있기 때문입니다. 원자핵은 양전하를 띄기 때문에 다른 원자핵과는 일정 거리 이하로 가까워지기 힘듭니다. 자석의 같은 극끼리 밀어내는 것과 유사한 원리이지요.
만약 이러한 분자나 원자의 구조까지 무너뜨리고 원자핵간의 거리까지 가까워질 정도로 중력이 강해진다면 핵융합 반응이 발생하게 됩니다. 강력한 중력에 의한 핵융합 반응의 대표적인 예가 태양 내부에서 일어나는 핵융합 반응입니다.
여기서 가장 원론적으로 들어가면 왜 원자나 분자 등의 물질이 공간을 차지하느냐를 생각해보아야합니다만 너무 원초적인 질문이라 제가 답변드기 어려운 내용이네요.
평소에 생각하지 못했던 방향으로 생각을 해 볼 수 있어서 오히려 저에게 더 유익했던 질문이었던거 같습니다. 조금이라도 도움이 되었길 바랍니다.
감사합니다.