Newton's 3 Laws, with a bicycle - Joshua Manley

자전거로 설명하는 뉴턴 운동 법칙 - 조슈아 맨리(Joshua Manley)

번역: Ji Sun Shim 검토: Jungsoo Kim

Have you ever noticed that it's harder to start pedaling your bicycle

여러분은 자전거 페달을 밟기 시작하는 것이

than it is to ride at a constant speed?

일정한 속도로 자전거를 타는 것보다 더 힘들다는 것을 알고 있나요?

Or wondered what causes your bicycle to move?

혹은 무엇이 여러분의 자전거를 움직이게 하는지 궁금했던지,

Or thought about why it goes forward instead of backwards or sideways?

혹은 왜 자전거가 옆으로 또는 뒤로 가지 않고 앞으로 전진할 수 있는지 생각해보셨나요?

아마 그러지 않으셨을 겁니다. 그리고 여러분만 그런게 아닐테죠.

Perhaps not, and you wouldn't be alone.

우리는 이 세 질문들에 대한 해답을,

It wasn't until the 17th century

that Isaac Newton described the fundamental laws of motion

17세기에 아이작 뉴턴이 움직임의 근본 법칙을 설명하기 전까진

and we understood the answer to these three questions.

찾을 수 없었습니다.

What Newton recognized was that things tend to keep on doing

뉴턴이 깨달은 것은 물체가 그것이 이미 하고 있던 동작을

what they are already doing. So when your bicycle is stopped,

유지하려고 하는 물체의 속성이었죠. 그래서 여러분의 자전거가 멈추었을때,

it stays stopped, and when it is going,

그것은 계속 멈춰 있고, 자전거가 움직일 때는

it stays going.

계속 움직이려고 하는 겁니다.

Objects in motion tend to stay in motion

움직이는 물체는 계속 움직이려고 하고

and objects at rest tend to stay at rest.

멈춰있는 물체는 계속 멈춰 있으려고 한다,

이것이 뉴턴의 제1법칙입니다.

That's Newton's First Law.

Physicists call it the Law of Inertia, which is a fancy way of saying

물리학자들은 이것을 관성의 법칙이라고 하고, 이것은

that moving objects don't spontaneously speed up, slow down, or change direction.

움직이는 물체가 자발적으로 속도를 높이거나, 낮추거나 혹은 방향을 바꾸지 않는 다는 사실을 잘 설명해줍니다.

It is this inertia that you must overcome to get your bicycle moving.

관성은 여러분이 자전거를 움직이기 위해 반드시 극복해야 하는 것입니다.

Now you know that you have to overcome inertia to get your bicycle moving,

자 이제 여러분은 자전거를 움직이기 위해 관성을 극복해야 한다는 것을 압니다.

but what is it that allows you to overcome it?

그렇다면 그 관성을 극복하게 하는 것은 무엇일까요?

Well, the answer is explained by Newton's Second Law.

이에 대한 해답은 뉴턴의 제2법칙에서 찾을 수 있습니다.

뉴턴의 제2법칙은 수학적 공식을 통해

In mathematical terms, Newton's Second Law says

that force is the product of mass times acceleration.

힘은 질량과 가속도의 결과라고 말합니다.

To cause an object to accelerate, or speed up,

물체가 속도를 높이거나 가속도를 갖게 하려면

a force must be applied.

반드시 '힘'이 가해져야 합니다.

The more force you apply,

더 많은 힘이 가해질수록

the quicker you accelerate. And the more mass your bicycle has,

더 많은 속도를 높일 수 있죠. 그리고 자전거의 질량이 클수록,

and the more mass you have too,

또 여러분의 질량이 클수록,

the more force you have to use to accelerate at the same rate.

더 많은 힘을 써야 동일 비율의 가속도가 나오게 됩니다.

This is why it would be really difficult to pedal a 10,000 pound bicycle.

이것은 왜 10,000 파운드 무게의 자전거 페달을 밝는 것이 굉장히 힘든지에 대한 이유입니다.

And it is this force, which is applied by your legs pushing down on the pedals,

그리고 여러분의 발이 페달을 밟는 힘이

바로 뉴턴의 관성의 법칙을 극복하는 데 쓰이는 것입니다.

that allows you to overcome Newton's Law of Inertia.

여러분이 페달을 더 세게 밟을수록, 가해지는 힘은 더 세질 것이고

The harder you push down on the pedals, the bigger the force

and the quicker you accelerate.

가속도는 더욱 커질 것입니다.

Now on to the final question:

자 이제 마지막 문제로 가보도록 하죠.

When you do get your bike moving,

여러분이 여러분의 자전거를 움직일 때

why does it go forward?

왜 자전거는 앞으로 가는 것일까요?

뉴턴의 제 3 법칙에 따르면, 모든 물리적 행위에 대해서는

According to Newton's Third Law, for every action,

there is an equal and opposite reaction.

항상 작용과 반작용이 따릅니다.

To understand this, think about what happens when you drop a bouncy ball.

이를 이해하기 위해, 탱탱볼을 떨어뜨리는 상상을 해봅시다.

탱탱볼이 떨어져 바닥에 닿을때

As the bouncy ball hits the floor,

it causes a downward force on the floor.

이것은 아랫 방향의 힘을 바닥에 가하게 됩니다.

This is the action.

이것이 '작용'인 것이죠.

The floor reacts by pushing on the ball with the same force,

한편 바닥은 가해진 힘과 동일한 크기의 힘으로 다시 탱탱볼을 밀어냅니다.

but in the opposite direction, upward,

하지만 정 반대 방향인 윗 방향으로 힘을 가함으로써

causing it to bounce back up to you.

탱탱볼이 다시 여러분 쪽으로 튕겨 오르게끔 하는 것이죠.

Together, the floor and the ball form what's called

종합하면, 바닥과 탱탱볼은 '작용-반작용'이라고 하는

the action/reaction pair. When it comes to your bicycle,

물리적 힘을 형성하는 것입니다.

it is a little more complicated. As your bicycle wheels spin

자전거 이야기로 돌아가면 좀 더 복잡합니다. 여러분의 바퀴가 시계 방향으로 돌아가면서

clockwise, the parts of each tire touching the ground

바퀴가 땅에 닿는 부분이

push backwards against the Earth:

땅을 뒷편으로 밀어내고—이 힘은 작용이라고 할 수 있죠,

the actions. The ground pushes forward with the same force

이에 대해 땅은 가해진 힘과 같은 크기의 힘으로

against each of your tires: the reactions.

자전거의 타이어를 밀어내는 것입니다. 이것은 반작용이 되겠죠.

여러분은 두 개의 자전거 바퀴를 갖고 있기 때문에 각각의 바퀴는 닿아있는 땅과 작용, 반작용을 일으킵니다.

Since you have two bicycle tires, each one forms an action/reaction pair

with the ground. And since the Earth is really, really, really big

그리고 '땅'이라는 것 자전거에 비해 매우 크기 때문에

compared to your bicycle, it barely moves

땅은 여러분의 자전거가 가한 힘으로는

from the force caused by your bicycle tires pushing backwards,

거의 움직이지 않지만, 자전거는 힘을 그대로 받아

but you are propelled forward.