WEBVTT

00:00:01.045 --> 00:00:06.107
이 영상에서 저는 뉴턴의 제1운동 법칙에 대해 조금 설명 하려 합니다

00:00:06.107 --> 00:00:10.345
이것은 라틴어로 된 뉴턴의 이론을 영어로 번역한 것입니다

00:00:10.481 --> 00:00:16.200
자, 첫번째 이론: 모든 물체는 멈춰있는 상태를 유지하려 한다

00:00:16.200 --> 00:00:21.881
멈춰있는 상태를 유지하려 하거나 운동하는 상태를 유지하려 하는데,

00:00:22.004 --> 00:00:28.001
단, 힘이 작용하여 강제로 상태가 바뀌는 것을 제외한다

00:00:28.032 --> 00:00:33.133
다른 말로 하자면, 힘이 작용하여 강제로 상태가 변한다거
나 운동을 한다거나,

00:00:33.133 --> 00:00:38.933
특히 불균형적인 힘이 작용하는 경우는 조금 뒤에 설명할 
것인데,

00:00:38.933 --> 00:00:43.871
이런 경우를 제외할때

00:00:43.871 --> 00:00:46.933
모든것은 정지상태를 유지하거나, 같은 속력의 운동을 계속한다는 것입니다

00:00:46.933 --> 00:00:50.867
자, 만약 제가 완전히 멈춰 있는 물체가 있다고 하면,

00:00:50.867 --> 00:00:58.400
뭘 갖고 있냐면, 우리가 본 물체인데...
제가 돌을 갖고 있다고 합시다

00:00:58.400 --> 00:01:07.975
어딘가에 돌을 갖고 있고, 잔디밭 위에 있습니다

00:01:07.975 --> 00:01:13.800
만약 아무 일도 벌어지지 않는다면, 이 돌을 계속 관찰
하고 있어도 돌은 움직이지 않을겁니다

00:01:13.800 --> 00:01:17.667
만약 돌에 힘이 작용하지 않는다면 돌이 
계속 멈춘 상태로 있는 것이죠

00:01:17.667 --> 00:01:23.800
그러므로 첫번째 부분은 꽤 당연합니다:
모든 물체는 멈춘 상태를 유지한다

00:01:23.800 --> 00:01:28.667
두번째 부분은 건너뛰고, 단 힘이 작용하였을때는 제외하였을때.

00:01:28.667 --> 00:01:33.400
돌은 당연히 힘이 작용하지 않는 한 계속
정지해 있을 것입니다

00:01:33.400 --> 00:01:37.267
누군가가 밀거나 굴리거나 무언가를 하지 않으면 
그 상태를 유지할 것입니다

00:01:37.267 --> 00:01:41.800
제1법칙에 덜 직관적인 부분은 두번째 부분입니다

00:01:41.800 --> 00:01:48.600
모든 물체는 멈춘 상태를 유지하거나 등속직선운동을 한다

00:01:48.600 --> 00:01:52.667
단, 힘이 작용하여 강제로 상태가 바뀌는 것은 제외한다

00:01:52.667 --> 00:01:57.200
이것이 뉴턴의 제1운동법칙이고, 여기서 제가 잠시 다른
얘기를 해야 겠는데,

00:01:57.200 --> 00:02:01.467
왜냐면 여기 이사람이 바로 뉴턴이기 때문입니다

00:02:01.467 --> 00:02:05.133
그런데 이 것은 뉴턴의 제1운동법칙인데 왜
이 사람의 커다란 사진이 있을까요?

00:02:05.133 --> 00:02:10.933
그 이유는 뉴턴의 제1법칙은 이사람의 관성의 법칙을 
다시 말한것이나 마찬가지이기 때문입니다

00:02:10.933 --> 00:02:19.241
이 사람은 - 또다른 사회의 거인 - 바로 
갈릴레오 갈릴레이입니다

00:02:19.241 --> 00:02:23.333
그리고 이 사람은 관성의 법칙을 공식화한 
최초의 사람입니다

00:02:23.333 --> 00:02:27.175
뉴턴은 그저 말만 조금 바꾸고 자신의 다른 법칙들과
함께 묶어둔 것이죠

00:02:27.175 --> 00:02:29.098
하지만 그는 그밖에도 많은 것들을 하였습니다

00:02:29.098 --> 00:02:32.664
그러니까 우리는 뉴턴의 제1법칙에 대해 갈릴레오에게 
공을 주어야 합니다

00:02:32.782 --> 00:02:34.923
그래서 제가 그를 이렇게 크게 한 것이고요

00:02:34.943 --> 00:02:36.733
제가 잠시 딴생각을 하고 있었군요

00:02:36.733 --> 00:02:41.467
이제 우리는 힘이 작용하지 않는 한 멈춰있는 물체는 
계속 멈춰 있을것이라는 것을 이해할 수 있습니다

00:02:41.467 --> 00:02:44.267
어떤 설명에서는 "불균형한 힘이 작용하지 않는 한"
이라는 것을 볼 수 있는데

00:02:44.267 --> 00:02:49.377
'불균형한'이라고 말하는 이유는 물체에 두 가지 힘이 작용할때

00:02:49.400 --> 00:02:51.200
두 힘이 균형을 잡을 수도 있다는 것입니다

00:02:51.412 --> 00:02:55.333
예를들어, 제가 돌의 이쪽을 적당한 양의 힘으로 밀고

00:02:55.333 --> 00:03:00.667
돌의 반대평을 똑같은 양의 힘으로 밀면, 돌은 움직이지
않을 것입니다

00:03:00.667 --> 00:03:05.312
돌이 움직이려면 한 쪽의 힘의 양이 다른쪽보다 훨씬 
많아야 겠죠

00:03:05.377 --> 00:03:07.478
그러니까 우리가 불균형적인 힘이 있다면

00:03:07.603 --> 00:03:10.806
만약 우리가 많은 - 어쩌면 이 돌은 나쁜 비유인 것 
같습니다

00:03:10.935 --> 00:03:13.133
움직이기 쉬운 얼음으로 생각해보죠

00:03:13.133 --> 00:03:13.470
아니면 얼음 위에 있는 얼음으로

00:03:13.563 --> 00:03:19.176
여기 얼음이 있고 얼음 위에 다른 얼음이 있습니다

00:03:19.209 --> 00:03:25.077
우리는 이제 힘이 작용하지 않으면 얼음이 움직이지 않을것
을 알고 있습니다

00:03:25.114 --> 00:03:31.096
그런데 만약 제가 얼음의 이쪽 부분을 
적당한 양의 힘으로 밀고

00:03:31.135 --> 00:03:34.149
여러분이 반대편을 똑같은 양의 힘으로 밀고 있으면
어떻게 될까요?

00:03:34.283 --> 00:03:37.002
얼음은 움직이지 않을 것입니다

00:03:37.072 --> 00:03:39.312
그러니까 이 것은 균형잡힌 힘인 것이죠

00:03:39.353 --> 00:03:41.674
균형잡힌 힘

00:03:41.738 --> 00:03:50.668
그러므로 얼음이 운동상태를 바꾸려면, 멈춘 상태를 바꾸
려면 힘이 불균형적이여야 하는 것이다

00:03:50.765 --> 00:03:57.800
우리가 이쪽에 반대편 힘을 충분히 넘어설 수 있을만큼
의 힘을 더해주면

00:03:57.800 --> 00:04:04.267
얼음이 저쪽으로 움직이는 것을, 저쪽으로 속도를 내는 
것을 볼 수 있을 것입니다

00:04:04.267 --> 00:04:09.400
하지만 이 부분은 당연합니다: 불균형적인 힘이 작용하지 않는 한 


00:04:09.400 --> 00:04:11.467
멈춰있는 물체는 계속 멈춰있습니다

00:04:11.467 --> 00:04:16.565
이 것에서 덜 당연한 것은 바로 똑바른 직선 운동을 하는 
물체인데

00:04:16.637 --> 00:04:21.010
다르게 말하면 같은 속력으로 움직이는 물체입니다

00:04:21.010 --> 00:04:22.605
같은...속력

00:04:22.605 --> 00:04:29.933
이 사람이 말하는 것은 같은 속력으로 움직이는 물체는 
불균형적인 힘이 작용하지 않는한

00:04:29.933 --> 00:04:33.200
같은 속력을 끝없이 유지한다는 것입니다

00:04:33.200 --> 00:04:37.600
이것은 덜 직관적인데, 인간의 경험에 있는 모든 것들은,

00:04:37.600 --> 00:04:43.267
만약 제가 이 얼음을 민다면 언젠가는 멈추게 되어있습니다

00:04:43.267 --> 00:04:46.886
이 얼음판이 끝없이 길다해도 계속 움직이지는 않겠죠

00:04:46.945 --> 00:04:56.271
저 얼음은 언젠가는 멈춥니다. 제가 테니스 공을 던져도
언젠가는 멈춥니다

00:04:56.369 --> 00:05:04.268
마찰에 의해 멈추겠죠. 제가 볼링공을 굴려도, 
제가 - 모든것이요!

00:05:04.368 --> 00:05:09.376
우리는 본적이 없죠, 우리 인간의 경험에서는, 모든것이 
멈출 것 같아 보입니다

00:05:09.452 --> 00:05:14.333
그러므로 이것은 매우 직관적인 말입니다:
운동하는 물체는 끝없이 운동한다

00:05:14.333 --> 00:05:19.533
인간의 직관에 있는 모든 것은 만약 우리가 물체를 계속
움직이게 하고싶다면

00:05:19.533 --> 00:05:24.133
계속 그 물체에 힘을 작용해야 한다고, 더 많은 힘을
작용해야 한다고 합니다

00:05:24.133 --> 00:05:30.733
당신의 차는 엔진이 기름을 태워 에너지를 만들지 않으면
계속 움직이지 않을 것 입니다

00:05:30.733 --> 00:05:32.177
그럼 이 사람들은 무슨 말을 하는 걸까요?

00:05:32.183 --> 00:05:36.164
자, 이 모든 예에서는 - 그리고 저는 이 사람들이 정말 
대단한 통찰력을 가졌다고 생각합니다-

00:05:36.185 --> 00:05:41.467
바로 이 모든 물체들은 끝없이 움직였을 것이라는 것입니다

00:05:41.467 --> 00:05:44.927
공도 끝없이 움직였을 것이고, 이 얼음도 끝없이 움직였을 것이지만

00:05:44.937 --> 00:05:50.200
불균형적인 힘들이 이들을 멈추기 위해 작용하고 
있었던 것이죠

00:05:50.200 --> 00:05:54.467
얼음의 경우에는, 얼음과 얼음 사이에 마찰을
거의 작용하지 않지만

00:05:54.467 --> 00:05:57.267
이 두 얼음 사이에 어느정도의 마찰은 존재합니다

00:05:57.267 --> 00:06:00.533
그러니까 이 경우에는 마찰력이

00:06:00.533 --> 00:06:03.652
얼음의 운동방향과 반대쪽으로 작용하는 거죠

00:06:03.713 --> 00:06:07.400
마찰력은 분자들의 마찰에서 생깁니다

00:06:07.400 --> 00:06:12.643
자, 여기 이 얼음의 격자 구조에 있는 물 분자가 있고

00:06:12.705 --> 00:06:20.155
여기에는 얼음판의 격자구조에 있는 분자가 있습니다

00:06:20.226 --> 00:06:23.327
이들은 서로 부딪히고 갈립니다

00:06:23.420 --> 00:06:25.154
둘 다 매끄러워 보이지만, 완벽하지 않은 부분들이
있는 것이죠

00:06:25.216 --> 00:06:27.851
그들은 부딪히고 갈리면서 작은 양의 열을 만듭니다

00:06:27.952 --> 00:06:32.867
그리고 그 열은 운동을 방해하죠

00:06:32.867 --> 00:06:36.533
그러므로 여기에는 마찰력이 작용하고 있고
그래서 멈추는 것입니다

00:06:38.145 --> 00:06:38.600
그리고 마찰력만 있는 것이 아니라 공기 저항도 
있을 수 있습니다

00:06:38.600 --> 00:06:42.667
이 얼음은 여러 종류의 공기 분자와 부딪히게 될겁니다

00:06:42.667 --> 00:06:46.984
처음엔 보이지 않을 수 있지만 이것은 얼음을
계속해서 움직이지는 못하게 할 것입니다

00:06:46.984 --> 00:06:49.595
공중으로 던진 공도 같은 원리입니다

00:06:49.614 --> 00:06:54.400
언젠가는 당연히 중력 때문에 바닥으로 떨어질것 이므로
중력은 이에 작용하는 힘들 중 하나입니다

00:06:54.400 --> 00:06:59.071
하지만 바닥에 떨어져서도 마찰력 때문에 계속 
굴러가지 못합니다

00:06:59.102 --> 00:07:04.667
여기 잔디가 있다면 잔디는 공을 멈추게 할 것입니다

00:07:04.667 --> 00:07:08.733
그리고 공중에 떠있을 때도 같은 속력을 갖지 않고
느려지게 되는데

00:07:08.733 --> 00:07:14.364
공기 분자들이 부딪혀

00:07:14.364 --> 00:07:18.067
느리게 만드는 것입니다

00:07:18.067 --> 00:07:21.667
이 사람들이 정말 대단한 것은 이들이 중력이 없고

00:07:21.667 --> 00:07:28.333
물체를 느려지게 할 공기도 없는 곳을 상상하고

00:07:28.333 --> 00:07:34.000
현실에서는 그 물체의 운동에 무언가가 계속 관여할 것을 
상상할 수 있었다는 것입니다

00:07:34.000 --> 00:07:37.800
갈릴레오가 이것에 대해 생각하는 것을 잘했던 이유는

00:07:37.800 --> 00:07:41.067
그가 행성들의 공전을 연구했기 때문입니다

00:07:41.067 --> 00:07:46.400
그리고 그는 아마,' 어쩌면 우주에는 공기가 없어서 저 행성
들이 계속해서

00:07:46.400 --> 00:07:50.333
공전할 수 있는 것일 거야. 아, 그들의 
속력이라고 해야 겠구나

00:07:50.333 --> 00:07:55.667
그들의 방향은 늘 바뀌고 있으니까 그들의 속력은 우주에
행성들을 멈출 수 있는 것이 없어서 절대

00:07:55.667 --> 00:08:01.800
느려지지 않는거야' 라는 이론을 세웠을 것입니다

00:08:01.800 --> 00:08:04.109
자, 어쨋든, 여러분이 저처럼 이것이 흥미로웠기를 바랍니다

00:08:04.126 --> 00:08:08.229
왜냐면 이 것은 어떤 방면에서는 정말, 정말 당연한데
어떤 방면에서는 정말 당연하지 않기 때문입니다

00:08:08.229 --> 00:08:10.835
특히 '등속직선운동'처럼 말이죠

00:08:10.936 --> 00:08:16.733
그리고 요점을 확실하게 하기위해서, 만약 중력이 없어지고 공기가 없는데

00:08:16.733 --> 00:08:22.267
공을 던진다면 그 공은 계속해서 그 방향으로 끝없이 움직일 것입니다

00:08:22.267 --> 00:08:26.667
단, 불균형적인 힘이 작용하지 않는다면요

00:08:26.667 --> 00:08:31.515
다른 방법으로 생각하면, 이 예는 우리가 일상생활에서 
볼 수도 있는데,

00:08:31.648 --> 00:08:36.563
만약 제가 완벽히 같은 속력으로 움직이고 있는
비행기에 있고

00:08:39.575 --> 00:08:43.467
흔들림이 전혀 없다면

00:08:43.467 --> 00:08:50.790
자, 제가 이 비행기에 타고 있고 같은 속력으로 가고 있다면

00:08:50.790 --> 00:08:52.667
완전히 매끄럽고 흔들림이 없다면

00:08:52.667 --> 00:08:57.800
창문을 내다보지 않고는 비행기가 움직이는지 
알 수 없습니다

00:08:57.800 --> 00:09:00.918
비행기에 창문이 없다고 생각하고, 같은 속력으로 가고있고

00:09:01.073 --> 00:09:06.800
흔들림도 없고, 아무것도 들을 수 없다고 합시다

00:09:06.800 --> 00:09:08.533
그러니까 엔진 소리도 나지 않는 것이죠

00:09:08.533 --> 00:09:11.400
비행기가 움직이고 있는지 알 수 있는 방법이 없습니다

00:09:11.400 --> 00:09:14.933
왜냐면 제가 참고할 수 있는 한에서는 제가 바닥에 있는 
똑같은 비행기에

00:09:14.933 --> 00:09:19.333
탄 것과 완벽하게 같아 보이기 때문입니다

00:09:19.333 --> 00:09:23.733
그리고 이것은 다른 방법으로 생각해본 것이었습니다
같은 속력으로 움직이는 것과 멈춰있는 것이

00:09:23.733 --> 00:09:28.267
거의 같다고 말하는 것은 사실 무척 직관적인 것입니다

00:09:28.267 --> 00:09:31.000
우리는 뭐가 뭐인지 사실 잘 구분할 수 없습니다