급격히 굽은 도로를 빠른 속도로 선회하는 자동차 안에 타고 있으면 몸이 밖으로 쏠리는 현상이 나타나는데요. 이 현상이 나타나는 이유는 무엇인가요?

Question

급격히 굽은 도로를 빠른 속도로 선회하는 자동차 안에 타고 있으면 몸이 밖으로 쏠리는 현상이 나타나는데요. 이 현상이 나타나는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

급격히 굽은 도로를 돌 때 몸이 바깥쪽으로 쏠리는 현상은 관성과 회전 운동에서 발생하는 원심력 때문입니다. 자동차가 곡선 도로를 만나 방향을 바꾸더라도, 그 안에 타고 있는 사람은 원래 달리던 직선 방향으로 계속 나아가려는 성질을 그대로 유지하려고 하는데, 이를 관성이라고 합니다. 자동차는 핸들과 타이어의 마찰력 덕분에 바깥쪽으로 튕겨 나가지 않고 곡선을 따라 꺾이지만, 내 몸은 힘을 받지 않는 한 계속 직진하려고 합니다. 또한, 차가 안쪽으로 방향을 틀 때, 내 몸은 관성에 의해 가만히 직진 방향으로 가려고 하는데 자동차의 좌석과 차체가 안쪽으로 꺾여 들어오면서 상대적으로 몸이 바깥쪽으로 밀려나는 것처럼 느껴집니다. 이는 회전 운동할 때 바깥쪽으로 작용하는 가짜 힘인 원심력'으로 설명합니다.

결과적으로, 차는 안쪽으로 돌고 있지만 내 몸은 계속 직진하려고 하기 때문에 차의 바깥쪽 벽이나 안전벨트, 옆 사람 쪽으로 쏠리게 되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 급격히 굽은 도로를 자동차가 빠른 속도로 돌 때 몸이 바깥쪽으로 쏠리는 것은 관성 때문에 나타나는 현상입니다. 자동차가 직선으로 달리고 있을 때 사람의 몸도 자동차와 함께 같은 방향으로 움직이고 있는데, 자동차가 갑자기 방향을 바꾸면 몸은 원래 움직이던 방향을 그대로 유지하려는 성질을 가지고 있습니다. 이것이 뉴턴의 제1법칙인 관성의 법칙입니다.

예를 들어 자동차가 오른쪽으로 급하게 회전한다고 생각해 보면, 자동차 자체는 오른쪽으로 방향을 바꾸기 때문에 탑승자도 오른쪽으로 함께 방향을 바꿔야 합니다. 하지만 탑승자의 몸은 순간적으로 원래 진행하던 직선 방향으로 계속 움직이려 하기 때문에 자동차의 기준에서는 왼쪽, 즉 회전하는 방향의 바깥쪽으로 몸이 쏠리는 것처럼 느껴지는데요, 실제로 몸에 바깥쪽으로 계속 밀어내는 힘이 존재하는 것이 아니라, 자동차의 회전 운동에 맞춰 몸의 방향을 바꾸려면 좌석이나 안전벨트가 몸에 힘을 가해야 하기 때문에 그렇게 느껴지는 것입니다. 또한 자동차가 커브를 돌기 위해서는 차량과 탑승자의 운동 방향을 계속 바꾸어 주는 구심력이 필요합니다. 타이어와 도로 사이의 마찰력이 자동차를 안쪽으로 잡아당기고, 좌석이나 안전벨트가 탑승자의 몸에도 안쪽 방향의 힘을 전달합니다. 이 힘이 충분하지 않으면 몸은 기존의 진행 방향을 유지하려 하면서 자동차의 움직임에 뒤처지게 됩니다. 특히 자동차의 속도가 빠를수록 필요한 구심력은 커지기 때문에 같은 커브라도 빠르게 달릴수록 몸이 더 강하게 쏠리는 느낌을 받습니다. 따라서 급커브에서 느끼는 바깥쪽으로의 쏠림은 자동차가 방향을 바꾸는 동안 몸이 기존 운동 상태를 유지하려는 관성 때문에 발생하는 현상이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.