움직일까?

쇠로 만든 자동차 앞에 아래 그림과 같이 자석을 매달아 타고 있을 때 자동차는 자석의 힘으로 과연 움직일 수 있을까?

 

 

     1) 예, 움직입니다.

     2) 마찰력을 무시한다면 움직일 것이다.

     3) 아니오, 움직이지 않습니다.

 

 

 

 

 

해 답 : 자석 차

   답은 3)이다.

가장 간단한 것을 빼먹었을지도 모른다. 들인 일이 없으면 나오는 일이 없다는 것이다. 다시 말해서 영구 운동은 불가능하다. 또 다른 방법으로 뉴튼의 제 3법칙으로 생각해도 된다. 차에 작용하는 힘과 자석에 작용하는 힘은 크기는 같고 반대 방향이므로 서로 상쇄된다. 그러나 이런 이론적인 설명은 왜 차가 움직이지 않는지 도식적으로 그려 주지 못한다.

   왜 그런지 직관적으로 유추해 보자. 우선 차 앞에 다른 자석을 하나 더 갖다 놓는다.  그리고 그 자석들을 차 안으로 옮겨 보자. 이제 한 가지 의문이 생길 것이다. 이 차는 어느 쪽으로 움직일 것인가?