지구와 돌멩이
모든 작용하는 힘에 대해서는 항상 크기는 같고 반대방향으로 작용하는 힘이 있다. 지구의 중력에 의해 낙하하는 물체에 대해서 이 작용력과 반작용력을 생각해 보자.
만약 낙하하는 물체를 끌어당기는 지구의 힘을 작용력이라고 한다면 반작용력은 무엇일까?
a) 공기 저항에 의한 힘
b) 낙하하는 물체의 관성에 의한 힘
c) 지표에 도달해서 부딪칠 때의 충격력
d) 낙하하는 물체가 지구를 당기는 힘
e) 이 경우에 반작용력이 없다.
해 답 : 작용과 반작용
정답은d) 낙하하는 물체가 지구를 당기는 힘이다.
간단히 설명해서 물체 B에 작용하는 물체 A를 작용이라고 정하면, 반작용은 물체 A에 작용하는 물체 B다. 지구는 물체를 끌어당기고, 낙하하는 물체도 역시 지구를 끌어당긴다.
둘 중 어느 것을 작용이라 부르고 반작용이라 할지는 아무 상관이 없다. 단지 어느 하나 없이는 둘 다 존재하지 않는다는 것만 기억하면 된다. 뉴튼의 제 3법칙의 중요한 개념은 바로 어떤 상황에서든 힘이 단독으로 작용하지 않는다는 것이다. 힘은 항상 한 쌍으로 일어난다.
그러므로 낙하하는 물체는, 지구가 끌어당기는 힘만큼 세게 지구를 끌어당긴다. 물체가 낙하할 때 사실은 지구도 떨어지는 것이다. 단지 질량이 너무나 크기 때문에 그 정도가 보이지 안을 만큼 미미할 뿐이다. 질량이 큰 지구와 떨어지는 물체의 위치를 서로 바꿔 생각하면 물체가 "위로" 떨어지는 것을 쉽게 알 수 있다.
오스트레일리아에 있다고 상상해 보라. 그러면, 지구는 얼마만큼의 거리나 떨어질까?
지구의 질량은 약 6000000000000000000000000kg이다. 만일, 1kg짜리 돌멩이가 1m 가량 낙하했다면 지구는 1/6000000000000000000000000m만큼 낙하하게 된다.
이것은 거의 알아볼 수 없다. 또한 6000000000000000000000000은 6×1024 으로 쓰면 잉크가 절약된다.
