달리는 차에서 뛰어내리면 어떻게 될까?

당신이 누군가에게 이 질문을 하면 “관성의 법칙에 따라 이동하고 있는 방향으로 뛰어내리면 됩니다.”라고 대답할 것입니다. 그렇다면 이 때 관성의 법칙에 대해 좀 더 자세히 설명해 달라고 해보기 바랍니다. 대답은 뻔합니다. 그 사람은 관성의 법칙에 대해 자신 있게 확신을 가지고 말할 것이지만 잠시 후에 그는 설명을 하다가 막혀서 더이상 설명할 수 없게 될 것입니다. 설명을 하다 보면 오히려 관성 때문에 정반대의 방향으로, 진행방향이 아닌 뒤쪽으로 뛰어내려야 한다고 말하게 되는 오류가 생길 것입니다. 사실, 관성의 법칙은 여기에서 부차적인 역할만 하고 주요 원인은 이것이 아닌 전혀 다른 곳에 있습니다. 그리고 이 주요 원인을 생각하지 못한다면 어이없게도 뒤쪽으로 뛰어내려야 한다는 결론을 내리게 되어버립니다.
달리고 있는 차에서 뛰어내려야 되는 상황이라고 가정해 봅시다. 이 상황에서 어떤 일이 벌어질까요? 우리가 달리고 있는 차에서 뛰어내리면 차에서 뛰어내린 우리 몸은 차와 동일한 속도를 갖고 있기 때문에 앞으로 운동하려고 합니다. 앞으로 점프하면 이 속도가 느려지지 않고 오히려 속도가 더 빨라집니다. 이 때문에 차량이 진행하는 앞을 향하여 뛰어내리면 안 되고 반대방향, 즉 뒤로 점프해야 한다는 생각이 들 것입니다. 어쨌든 뒤로 점프하면 점프할 때 몸의 속도가 몸의 관성으로 인한 속도보다 느려지게 되는 것은 맞습니다. 그렇기 때문에 지면에 접촉했을 때 우리 몸을 넘어뜨리게 되는 힘은 줄어들 것입니다. 그러나 만약 달리고 있는 기차에서 뛰어내려야 한다면 모두가 진행하고 있는 방향인 앞방향으로 뛰어내릴 것입니다. 뒤쪽으로 뛰어내리는 것은 좋은 방법이 될 수 있겠지만 어려운 일임을 시험해보려는 어리석은 짓은 하지 않겠지요. 그렇다면 어떤 것에 문제가 있는 것일까요?

 

그것은 잘못된 설명과 또한 설명 부족에 있습니다. 앞으로 점프하든 뒤로 점프하든 넘어질 위험이 있습니다. 지면에 발이 땅에 닿아 멈춰도 우리 몸은 여전히 앞으로 가는 운동을 계속하고 있기 때문입니다. 앞으로 점프할 때 뒤로 점프할 때보다 이동 속도가 더 빨라 집니다. 그러나 앞으로 넘어지는 것이 뒤로 넘어지는 것보다 훨씬 덜 위험하다는 점이 더 중요합니다. 앞으로 점프할 때 우리는 추락을 방지하기 위해 몇 걸음 앞으로 뛰는 친숙한 동작으로 앞으로 나아갑니다. 우리는 이 행동에 익숙합니다. 그 이유는 평생 동안 이러한 움직임을 반복하기 때문입니다. 즉, 앞 절에서 설명한 바와 같이 기계적 관점에서 보행은 발이 앞으로 나가기 전에 우리 몸이 앞으로 넘어지는 일련의 움직임의 연속이기 때문입니다. 그러나 이러한 발의 보조 운동이 없기 때문에 뒤로 넘어질 위험이 훨씬 더 큽니다. 마지막으로, 실제로 앞으로 넘어질 때 손을 앞으로 내밀기 때문에 뒤로 넘어질 때보다 덜 다치게 됩니다. 따라서 앞으로 나아가는 것이 더 안전한 것은 관성의 법칙보다 우리 몸, 우리 자신 때문입니다. 무생물의 경우에는 이 원칙이 적용되지 않습니다. 즉, 차량에서 앞으로 던진 병은 뒤로 던진 병보다 넘어져 깨질 가능성이 더 큽니다. 그래서 혹시라도 어떤 이유로든 이러한 상황이 생긴다면 사전에 짐을 던진 후 차에서 뛰어내려야 한다면 짐을 뒤로 던지고 앞으로 뛰어야 합니다. 기차나 전차의 차장처럼 이런 경험이 많이 있는 사람들은 때때로 등을 돌린 채 앞을 바라보고 뒤쪽 방향으로 점프합니다. 이는 관성으로 인해 우리 몸이 얻는 속도를 감소시킬 뿐만 아니라 뒤로 넘어지는 위험을 방지하는 이중 효과가 있습니다. 이것은 뛰어내리는 사람이 넘어지려는 방향을 향하고 있기 때문입니다.

달리는 기차에서 뛰어내리면 위험합니다.

손으로 총알을 잡는다?
제2차 세계 대전 중 신문에 보도된 바와 같이, 프랑스 조종사는 정말 신기한 일을 해냈습니다. 지상에서 2,000m 상공을 비행하던 중 그의 얼굴 근처에서 작은 물체가 움직이고 있었습니다. 벌레인 줄 알고 재빨리 손으로 움켜쥐었다. 이 조종사가 독일 총알을 손에 들고 있다는 사실을 알았을 때 그가 느꼈을 놀라움을 상상해 보시기 바랍니다. 이것은 두 손으로 조개껍데기를 쥐고 있던 허풍쟁이 뮌하우젠 남작의 이야기를 생각나게 합니다. 그러나 손으로 총알을 잡은 비행사에 대한 이야기는 전혀 불가능한 이야기는 아닙니다. 어쨌든 총알은 800~900m/s의 초기 속도로 계속 이동하지는 않습니다. 공기 저항으로 인해 총알의 속도가 점차 느려지고 범위가 끝나면 최대 속도가 40m/s에 그칩니다. 그러나 비행기도 이 속도로 날고 있습니다. 즉, 그 결과 총알과 비행기가 같은 속도로 날아갑니다. 이 경우 총알은 정지된 것처럼 보이거나 조종사에 비해 거의 눈에 띄지 않는 슬로우 모션으로 나타납니다. 그러면 특히 장갑을 끼고 있는 경우 총알을 손에 쥐는 것이 문제가 되지 않습니다. 공중을 날아다니는 총알은 뜨거우므로 장갑이 필요합니다.