차 안에서 공을 던지면 그 자리로 떨어지는것은 물리여서 알지만 모기는 어떻게 된건가요?

Question

우리가 달리는 차안에서 공을 던지면 위치 에너지가 바뀌어서 차 안에서 던지면 그 자리로 떨어지게 되는데

모기는 내가 던지는것이 아닌 그냥 날라만 다닌다면 움직이는것에 영향을 미치지 않을건데

왜 그대로 날라다닐까요?

Answer 1

안녕하세요. 김재현 전문가입니다.

공기라는 유체속에서 같은 관성계를 가지게되므로 모기가 날라다녀도 뒤로밀리지도 떨어지지도 않습니다

Answer 2

안녕하세요.

차 안에서 공을 던지면, 공은 차와 함께 움직이고 있던 속도를 유지합니다. 차가 일정한 속도로 움직이고 있을 때 공을 던지면, 공은 차의 움직임에 의해 이미 차의 속도를 가지고 있기 때문에, 차와 함께 동일한 속도로 이동합니다. 따라서 관찰자가 차 안에 있을 때, 공은 마치 수직으로만 움직이는 것처럼 보이고, 던진 위치 근처로 떨어지게 됩니다. 이는 공이 차량의 속도를 유지하고, 중력만이 공에 작용하기 때문입니다.
모기 역시 차량이 움직이기 시작할 때부터 차 안의 공기와 함께 같은 속도로 움직이고 있습니다. 차안에서 모기가 날 때, 모기도 차의 수평 속도를 가지고 있기 때문에, 차가 등속으로 직진하고 있다면 모기는 차 안에서 상대적으로 자유롭게 날아다닐 수 있습니다. 모기가 움직임을 시작하면, 이미 가지고 있던 차의 속도와 모기 자체의 속도가 합쳐져서 모기는 차 안에서 자유롭게 움직일 수 있습니다.
결국, 차 안에서 공과 모기 모두 차의 속도를 유지하면서 추가적인 움직임을 합한 결과로 움직이게 됩니다. 이는 차량 내부에서도 외부에 대한 차량의 속도와 관계없이 내부의 물체들이 상대적인 움직임을 유지한다는 것을 보여줍니다.