신기한 상대속도 실제 실험

고등학교 때 배운 상대속도를 생각해봅시다. 관찰하는 사람이 어디에 있는가에 따라 물체의 운동과 속도가 달라질 수 있다는 내용입니다. 이건 그다지 어렵지 않으니 쉽게 머릿속에 그림이 그려질 겁니다.

 

밖에서 시속 100km로 가는 차를 보면 빨리 움직이는 것처럼 보이지만 시속 100km로 가는 차 안에서 같은 똑같이 시속 100km로 가는 차를 보면 서로 정지한 것처럼 보일 겁니다. 이게 바로 누구나 다 잘 알고 있는 상대속도의 개념입니다.

 

그럼 조금 더 복잡한 상황을 봅시다. 빨리 달리는 열차 안에서 공을 떨어뜨리는 거죠. 이렇게 말입니다.

 

 

열차 안에서 공을 떨어뜨리면 열차 안에 있는 사람에게는 공이 그냥 밑으로 반듯하게 자유낙하하는 것처럼 보일 겁니다. 하지만 열차 밖에서 이것을 보고 있는 사람은 공이 반듯하게 밑으로 떨어지는 것이 아니라 앞으로 나가면서 떨어지는 것처럼 보입니다. 왜냐면 열차가 빠르게 움직이고 있기 때문이죠.

 

그럼 여기서 한 가지 더 상상을 해 봅시다. 열차 안에서 공을 그냥 떨어뜨리지 않고, 만약 열차와 똑같은 속도로 반대방향으로 던진다면 열차 밖에 있는 사람에게는 어떻게 보일까요? 열차가 앞으로 나아가는 속도만큼 정확히 반대 방향으로 같은 속도로 움직이게 한다면 밖에서 보는 사람에게는 속도가 서로 상쇄되어 0인 것처럼 보이기 때문에 공은 그냥 자유낙하는 것처럼 보이는 것이 맞습니다.

 

그럼 정말 그럴까요? 예! 누가 실험을 했습니다. 이렇게 말이죠.

 

 

자동차로 빠르게 지나가면서 반대 방향으로 똑같은 속도로 움직이게 공을 발사한 겁니다. 속도가 같다면 이론적으로 공은 밑으로 똑바로 떨어질 겁니다. 그리고 실제로도 그렇습니다. 위 그림을 보면 알 수 있죠.

 

가만히 생각해보면 이렇게 될 것임을 알 수 있지만, 그것을 또 실제 눈으로 보는 것은 또 다른 느낌입니다.