이런 경우 상대성 원리가 적용됩니까?

Question

예를 들어봅시다.

우리가 시속 30km/h로 항해하는 선박을 타고 있습니다.

선박 내에는 시속 2km/h로 비행하는 파리가 있다고 생각해봅시다.

그렇다면, 파리가 갑판에 있을 때,

선박이 가만히 있는 경우, 파리는 2km/h로 비행할 것 입니다.

선박이 30km/h로 항해하는 경우, 파리는 2km/h로 날기에 28km/h로 뒤로 빠지게 될 것 입니다.

하지만, 파리도 결국 32km/h로 나는 것 처럼 보일 것 같습니다. 즉, 선박 위에서 우리가 보면 2km/h로 나는 것 처럼 보이겠죠.

제가 궁금한 것은 그것입니다. 움직이는 물체에서 부유물 역시 상대성 원리가 적용되는가? 이것이 궁금합니다.

제 생각에는 상황에 따라 다를 것 같습니다.

1. 상대성원리가 적용되려면, 움직이는 물체에 '접촉'해 있어야하는가?

2. 우리가 선박에서 점프한다면, 우리는 연직방향으로 뛰어오른 것으로 보일 것이고, 선박 외부에서 보는 관찰자는 우리가 포물선 운동을 한 것으로 보일텐데, 진짜 우리가 한 운동은 무엇이며, 직선 운동을 포물선 운동으로 바꾼 힘이 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박준범 과학전문가입니다.

1. 질문

움직이는 물체에 접촉이 필요 없습니다.

속도는 거리를 시간으로 나누는 공식이지요 그 거리는 시작점과 끝나는 점이 있어야 하고 그 이동 구간을 시간으로 나누어야 속도가 나옵니다. 접속하고는 무관하지요.

광속은 약 30만 Km/s로 달리는 기차의 머리부분에 달린 조명의 속도는 30만km/s + 기차 속도km/s가 되어야 되지만 그 조명은 아무리 빠른 이송 수단이더라도 속도는 30만 km/s로 증가 하지 않습니다.

이유는 증가할 것 같은 광속이 시간이 늘어 남으로 인해 결국 속도는 같게 되기 때문이지요

2. 질문

직선운동 선박위에서 본 시각으로 그대로 직선 운동이고 포물선 운동은 선박 밖에서 시선으로 본 포물선 운동입니다.

바꾼는 힘은 없고 단지 관찰자 시점만 달라 졌다고 보시면 됩니다.

관찰자 시점에 따른 운동량이 달라 보이는 것이지 결국 선박위에서는 위로 뛰어 오른 운동만 있는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요.

화학공학이 전공이라 디테일 하게 설명을 드리진 못하겠으나, 질문의 요지와 상대성이론과는 큰 연관이 있는 것 같진 않네요.

질문자님께서 질문하신 내용은 관성과 연관이 있습니다.

물체가 운동상태를 유지하려는 성질을 관성이라고 하는데요.

차량을 예로들면 멈춰있던 차가 출발할 때 우리 몸은 정지상태를 유지하려고 하기때문에 몸이 뒤로 쏠리게 됩니다.

그 상태로 차량이 주행하게 되면 차량과 몸이 같이 운동상태로 바뀌게 되는거죠.

선박에 타고 있을 때에도 마찬가지입니다.

선박과 함께 운동상태에 있을 때 수직방향으로 점프를 한다면

우리 몸은 선박의 진행방향과 같은 방향으로 운동상태를 유지하려고 하기 때문에 선박 진행방향으로 포물선을 그리게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요.

현재 이야기 하시는 모든 얘기는 뉴턴 시스템에서 일어나는 이야기입니다.

상대성 원리를 적용하려면 빛의 속도에 준하는 속도가 있어야 효과를 발휘할 수 있습니다.