(학부모교실 지상중계)우리 삶에 녹아있는 물리법칙

주식 변동원인 분석에도 물리학은 '유용'

대륙간 여행을 주로 담당하는 비행기들을 보면, 그 크기와 엄청난 덩치에 놀라게 된다. 처음 비행기를 타 본 사람은 '과연 이렇게 크고 무거운 물체가 하늘로 날아갈 수 있을까?'하는 걱정을 하게 마련이다. 비행기가 뜨고 날아가는데 중요한 원리는 날개의 윗면과 아랫면에 작용하는 압력차를 이용하는 데 있다. 이런 원리는 비행기뿐 아니라 우리 삶의 구석구석에서 사용되어 삶을 편리하게 해 주고 있다.

물리학 하면 어렵고 특수한 능력을 가진 사람이나 할 수 있는 분야라는 인식이 보통 사람들에게 많이 있는 것 같다. 그러나, 물리학은 과학에서 가장 기본적인 학문으로 자연계의 어떤 대상이나 현상이 어떤 원리로 작용하는지를 알아보려는 시도를 계속하고 있는 학문이다. 따라서, 물리학에서는 지금도 새로운 연구분야가 계속해서 생겨나고 있어 인간의 지적 호기심을 충족시킴은 물론 그 결과를 이용하여 우리의 삶을 편리하게 해 주고 있다.

그렇다면 우리 일상생활에서 흔히 경험할 수 있는 도구나 현상에 어떤 물리적인 원리가 들어있는지 직접 체험을 통해 알아보자.

먼저, 힘과 운동을 다루는 역학 분야에서 사이폰 원리를 알아보자. 사이폰이란 높은 곳에 있는 액체를 낮은 곳으로 내릴 때 사용하는 도구로, 커피메이커나 양변기, 물 펌프 등에 이런 원리가 사용된다. 공기의 속도 차이로 인해 생기는 압력차를 이용한 분무기, 환풍기, 비행기, 스포일러 등도 마찬가지다.

힘 가운데 우리의 일상생활에 항상 영향을 미치는 중력에 대해 살펴보자. 중력이란 질량을 가진 물체끼리 잡아당기는 힘(인력)이 작용하는데, 그것이 지구와 같은 행성과 그 근처에 있는 물체 간에 작용할 때 부르는 이름이다. 지구 위에서 무중력을 체험해 볼 수 있는 예로는 엘리베이터가 아래로 내려갈 때, 놀이공원에 있는 자이로드롭이 내려갈 때, 그리고 하늘 높이 올라간 비행기가 엔진을 끄고 자유낙하할 때 등이다.

그 다음으로 광학과 관련된 것으로 렌즈나 거울 등의 도구들은 우리 일상생활에 널리 사용되고 있다. 가까운 예로는 안경, 콘택트렌즈, 현미경, 망원경, 거울, 굽은 도로에 있는 볼록 거울, 자동차의 사이드 미러 등 헤아릴 수 없을 정도로 많다. 새로운 빛인 레이저(laser)는 측량이나 가게에서의 바코드 인식, 의료용 수술, 군사용 등에서 널리 쓰이고 있다.

마지막으로 전자기학과 관련된 것으로 공급이 중단되면 너무나 불편한 전기의 발전과 공급, 각종 가전제품들, 각종 첨단 의료기기들(엑스선 촬영, CT, MRI, PET, 사이버 나이프 등), 휴대전화의 통달거리와 관련된 문제도 있고, GPS(Global Positioning System)를 이용한 위치 확인, 마이크로 오븐 등 여러 가지 사례를 찾아 볼 수 있다.

최근에는 물리학과 관련된 새로운 분야들이 생겨나고 있는데, 나노 분야, 프랙탈 분야, 증권가격의 변동원인 분석 등이 있다. 이러한 분야들 역시 지금까지는 무시되어 왔던 복잡한 현상 속에서 어떤 원리를 찾아보려는 시도에서 나온 성과들이다.

물리 법칙은 많은 과학자들의 실험을 통해서 알게 된 것으로, 우리가 살고 있는 세상을 이해하는 데 도움을 주고 있다. 그러나, 현재까지 우리가 알고 있는 물리 법칙이 이 세상을 이해하는데 충분한 것은 아니다. 그리고 때때로 지금까지 알고 있던 것을 수정해야 하는 경우도 생긴다. 이러한 과정을 통해서 과학은 발전해 가며 더 많은 것들을 설명하기 위해 노력하고 있다. 그 결과로 알게 된 물리 법칙을 이용하여 새로운 도구들을 만들어내어서 사람들의 생활을 편리하게 하려는 노력을 계속하고 있다.

박윤배(경북대학교 과학교육학부 교수)

※ 매일신문사와 경북대 사범대가 진행중인 '자녀를 똑똑하게 키우는 학부모 교실'의 특강 내용을 요약해 싣습니다. 오는 16일 오후 4시에는 이문기 경북대 역사교육과 교수가 경북대 우당교육관 101호에서 '중국의 한국 역사 왜곡과 바른 역사 이해'를 주제로 강의합니다.