물리학의 역사에서  Aristotle, Galileo, Newton의 견해의 변천을 보면

진실에 대한 해석의 오류가 수정되는 것을 알 수 있습니다.

뉴톤의 견해도 아인슈타인에 의해 수정되지만.

  

혹시, 자신도 잘못 해석된 진실의 감옥에서, 편협된 생각에서 

깨어나지 못하고 있는 것은 아닌지 !

 

 

 

Aristotle의 견해

1. 자연적인 운동

자연적인 운동은 물체의 본성으로부터 출발한다. Aristotle의 관점에서 본다면

우주의 모든 물체는 이 본성에 의해 결정되는 적절한 장소에 있게 된다. 어떤

물체도 적절한 장소에 있지 않으면 그와 같은 장소에 도달하고자 할 것이다.

 

1. 지상에서 존재해야 할 받쳐지지 않는 흙덩이는 당연히 땅에 떨어진다.

2. 공기 중에 있어야 할 방해받지 않는 연기는 당연히 상승한다.

지상과 공기 속에 있지만 주로 지상에 존재하는 깃털은 당연히 땅에 떨어지지만,

진흙덩어리처럼 빨리 떨어지지는 않는다.

3. 큰 물체일수록 더 빨리 떨어질 것으로 기대된다. 따라서 물체는 자신의 무게에

 비례하는 속도로 떨어진다.

 

지구상의 모든 물체와 같이 직성으로 올라가거나 내려오는 운동이며 천체일 경우에는

원운동일 것이다. 올라가고 내려오는 운동과는 달리 원운동은 시작도 끝도 없이,

 궤도를 이탈하지 않고 반복되는 운동이다. Aristotle는 하늘에서는 다른 법칙이

적용된다고 믿었으며 천체는 에테르라고 부르는 완전하고 변하지 않는 물질로

이루어진 완전한 구라고 주장하였다.

 

2, 강제적인 운동

강제적인 운동은 밀거나 끄는 힘에 의해 나타난다. 손수레를 밀거나 무거운 물체를

들어올리는 사람은 줄다리기를 하거나 돌을 던지는 사람들이 하는 것처럼 운동을

강요한다.

 

1. 바람은 배가 운동을 하게 한다.

2. 홍수는 둥근 돌과 나물줄기가 운동을 하게 한다.

 

외부의 원인이 물체에 전달되어 물체가 운동을 하게 되는 것이다.

물체들은 스스로 움직이지 않고 밀거나 끄는 힘에 의해서만 운동한다.

 

 견해의 반례

강제적인 운동의 개념은 운동의 원인이 되는 밀거나 당김이 항상 분명한 것은

아니기 때문에 애매성을 내포하고 있다.

1.활시위는 화살이 활을 떠날 때까지는 화살을 뒤로 이동시키지만

화살이 활을 떠난 후, 다른 행위자가 요구된다. 그러므로 운동하는 화살로 인한

공기의 분리는 화살이 지나고 난 공간이 진공이 되지 않도록 뒤로 돌진하므로

화살 뒷부분에서 압착효과가 생긴다.

 

 

Galileo의 견해

지구가 움직인다는 Copernicus의 견해를 믿은 사람은 16세기에서 가장 뛰어난

과학자인 Galileo였다.

Galileo는 운동에 대한 Aristotle의 아이디어가 틀렸다는 것을 입증하였다.

Aristotle 견해의 애매성을 처음으로 지적한 것은 아니지만,

Galileo는 관찰과 실험을 통해서 처음으로 결정적인 반박을 제기하였다.

 

1. Aristotle의 떨어지는 물체에 대한 가정의 반박

Galileo는 기울어진 피사의 탑에서 무게가 다른 여러 물체들을 떨어뜨려 비교하여

보았다고 전해진다.

Aristotle의 주장과는 달리 두 배 무거운 물체가 가벼운 물체보다 두 배 빠른 속도로

떨어지지 않았다.

작은 공기저항의 효과를 제외한다면 무게가 다른 물체들을 동시에 떨어뜨리면 동시에

땅에 떨어진다는 것을발견하였다.

전하는 바에 의하면 Galileo는 탑 꼭대기에서 가벼운 물체와 무거운 물체의 낙하를

목격하도록 많은 대중을 끌어모았다.

이 실험을 할 때 동시에 땅에 떨어지는 물체들을 본 많은 관중들은 젊은 Galileo를

비웃고 Aristotle의 가르침을 더욱 더 맹신하였을 뿐이었다.

 

2. Aristotle의 운동의 기본 원리에 대한 견해의 반박

Galileo는 운동하는 물체에 교란이 없다면 물체는 영원히 직선상을 움직일 것이라고

Galileo가 설명했을 때 이것은 Aristotle의 기본 원리를 부정하는 것이었다.

왜냐하면 밀거나 당기는 힘이 불필요하기 때문이다.

Galileo는 강사면 위에서 여러 물체의 운동을 실험하여 자신의 가정을 시험하였다.

경사면의 아래쪽을 향해 구르는 공의 속도는 증가하며 경사면의 위쪽을 향해 구르는

공의 속도가 감소한다는 것을 깨달았다.

이 결과로부터 수평면 위에서 구르는 공은 속도를 얻지도 잃지도 않는다고 판단하였다.

공은 원래의 성질 때문이 아니라 마찰 때문에 정지할 것이다. 이 생각은 매끄러운 면

위의 운동을 관찰한 Galileo에 의해 더욱 확실해졌다.

즉 마찰이 적다면 물체의 운동은 오랫동안 지속되며, 마찰이 더욱 더 작아지면 운동은

거의 일정한 속도에 접근하게 될 것이다. 마찰이나 저항하는 힘이 없다면 수평으로

운동하는 물체는 영원히 운동을 계속할 것이라고 Galileo는 추측하였다.

또 Galileo는 두 개의 경사면을 서로 맞붙여 놓았다. 경사면의 꼭대기에 정지해 있던

공을 아래쪽으로 놓으면, 굴러내린 후 거의 처음의 높이에 도달 할 때까지 경사진 면을

거슬러 올라가는 것을 관찰할 수 있었다.

Galileo는 마찰만이 공이 같은 높이까지 올라가는 것을 방해한다고 생각하였다.

또  경사진 면의 각도를 줄일때마다 공은 매번 같은 높이에 도달하며 더 멀리 갔다.

Galileo는 이런 의문점을 가졌다.

"긴 수평면이 있다면 공은 같은 같은 높이에 도달하기 위해 얼마나 멀리 가야하는가?"의

답은 분명 "영원히"이다.

공은 결코 처음의 높이에 도달하지 못할 것이다. 이러한 운동을 관성이라고 불렀다.

관성 : 운동하는 물체가 운동을 계속하려는 이와같은 성질

 

3. Galileo의 운동에 대한 견해

Aristotle가 운동을 기술하는 데 빠진 것이 있다면 바로 시간이다.

Galileo는 운동을 기술하는데 시간이라는 요소를 첨가했다.

시간을 넣은 것이 바로 속력, 속도, 가속도이다.

 

Newton의 운동 법칙

 

Newton의 제 1법칙(관성법칙)

  Newton은 Galileo의 생각을 정리하여 제 1법칙을 만들고 관성법칙이라고 불렀다.

모든 물체는 관성을 갖는다. 관성은 질량(물체를 구성하는 물질의 양)에 관계된다.

물체의 질량이 크면 클수록 관성도 커진다.

관성을 알려면 물체를 앞 뒤로 흔들어 보거나 적당히 움직여서 어느 것이 움직이기 더

 힘든지, 즉 운도에 변화를 가져오는데 저항이 더 큰지를 알아볼수 있다.

※ 질량과 무게의 개념은 다른 것임

      질량 : 물체를 구성하는 물질의 양. 즉 어떤 방법으로 물체의 운동을 변화시키려는

 외부 영향에 물체가 나타내는 관성의 크기.

      무게 : 중력이 물체에 작용하는 힘.

 

Newton의 제 2법칙(가속도의 관계)

  가속도는 작용한 전체 힘에 비례하며 질량에 반비례한다.

질량=m 가속도= a 힘= F

F = ma

 

1.가속도가 0일 때

    물체의 가속도가 0일 때 물체는 역학적 평형상태에 있다고 말한다.

평형상태에서는 물체에 작용하는 모든 힘들이 서로 상쇄된다.

따라서 평형상태에 있는 물체에 작용하는 알짜힘은 0이다.

알짜힘이 0인 경우

① 매끄러운 표면 위에서 일정한 속도로 미끄러지는 책도 역시 가속되지

않기 때문에 평행상태에 있다.

② 한 힘과 크기가 같고 방향이 반대되는 또 다른 힘이 물체에 작용하고 있다.

 

2. 가속도가 g 일 때

Galileo가 자유낙하하는 물체의 가속도를 제일 먼저 측정했지만

왜 여러 가지 질량을 가진 물체들이 같은 가속도로 떨어지는 이유를

Galileo는 설명할 수 없었다.

(그래서 갈릴레이의 운동의 가속에서 자유낙하에 대해 적지 않음.)

    떨어지는 물체는 물체와 지구 사이에 작용하는 중력 때문에 지구 쪽으로 가속된다.

이 때 물체에 작용하는 중력을 물체의 무게라고 부른다.  

물체에 작용하는 힘이 중력뿐(공기의 저항 제외)이라면 자유낙하 상태에 있다고 한다.

    다른 질량을 가진 물체들이 같은 가속도로 떨어지는 이유?

    무거운 물체는 가벼운 물체보다 더 큰 힘으로 지구쪽으로 끌린다. 힘이 물체를

가속시키려 하며 질량은 가속에 저항하려 한다. 따라서 관성이 반으로 준 물체에

작용하는 힘은 반으로 줄고 관성이 두 배로 늘어난 물체에 작용하는 힘은 두 배로

커지기 때문에 결국 같은 크기로 가속된다.

 

3. 가속도가 g보다 작을 때- 자유낙하가 아닐 때

    Newton의 법칙은 자유낙하 하는 물체는 물론, 저항력을 받으며 떨어지는 물체에도

 적용될 수 있다.

① 낙하하는 물체의 크기

  이것은 떨어질 때 물체가 헤치고 나아가야 하는 공기의 양에 관계된다.

② 낙하 물체의 속력에 관계

 이것은 속력이 커질수록 단위시간 당 물체와 충돌하는 분자 수가 증가하여

 분자 충돌력도 커진다.

 

Newton의 제 3법칙(작용과 반작용)

단순히 생각하면 밀거나 당기는 것이다.

그러나 자세히 생각하면 힘은 바로 두 물체 사이의 상호작용에 기인하는 것이다.

망치가 쐐기를 치면서 망치가 멎으면서 쐐기를 땅 속으로 박는다.

여기서 Newton은 망치가 쐐기에 힘을 가할 때 쐐기도 망치에 역시 힘을 가한다는

것을 알아차렸다.

이것은 첫 번째 물체가 두 번째 물체에 힘을 작용하면 두 번째 물체 역시

첫 번째 물체에 크기가 같고 방항이 반대되는 힘을 작용한다.