즐거운 인생, 즐거운 물리

 오랜세월동안 사람들은 물체가 왜 바닥으로 떨어지는가에 대해 궁금증을 가지고 있었고 이와 함께 가진 궁금증은 “어느 물체가 더 빨리 떨어지가?” 였다.

힘과 공기저항이라는 개념을 가지고 있지 않은 대부분의 학생들은 경험적으로, 직관적으로 무거운 물체가 먼저 떨어진다고 생각한다. 수업시간에 학생들에게 무거운 물체던, 가벼운 물체던 같은 중력장 안에서 공기저항을 제외하면 동시에 떨어진다는 것을 배운 학생들은 수업시간에는 대답을 잘 하지만 실제 상황으로 물어보면 다시 고민을 하는 모습이 보인다. 칠판 속의 물체들은 같이 떨어진다고 생각하지만 칠판속의 물체는 칠판 속에 존재하는 것이고 실제물체는 그 나름대로 존재하기 때문이다. 실제 물체도 무거운 물체이던 가벼운 물체이던 같이 떨어진다는 것을 보여주어야 한다. 아래와 같은 간단한 실험을 통해 학생들의 개념 변화를 도울 수 있다.

실험1. 같은 크기로 자른 휴지 두조각중 어떤 것이 먼저 떨어지는가?

결과1. 두개 동시에

이유1. 질량이 같기 때문에

실험2. 휴지를 하나는 동그랗게 뭉친다. 어떤 것이 먼저 떨어지는가?

결과2. 동그랗게 뭉친것

이유2. 공기저항이 작아서

질문3. 공기저항은 어떤것에 비례하는가?

대답3. 표면적, 속도 등

질문4. 휴지보다 표면적이 큰 책과 휴지 중에서 공기저항은 누가 더 큰가? 

대답4. 책

실험5. 책과 휴지중에 먼저 떨어지는것은?

결과5. 책

이유5. 공기저항은 책에 더 많이 작용했지만 그것보다 책에 작용하는 중력이 훨씬 컸기 때문에.

질문6. 만약 휴지에 공기저항이 작용하지 않는다면?

대답6. 동시에 떨어진다.

실험6. 휴지를 책 아래에 두고 낙하

결과6. 사기꾼이라는 학생의 비난

실험7. 휴지를 책 위에 두고 낙하

결과7. 휴지와 책 동시에 낙하