톡. 여러분의 하키 스틱이 멈춰요. 퍽은 멈추지 않아요. 더 좋은 곳에 갈 일이라도 있는 듯 얼음 위를 쌩 미끄러져 가요. 무엇이 계속 밀어 주는 걸까요? 아무것도 밀어 줄 필요가 없어요! 움직이는 물체가 계속 움직이려면 끊임없이 밀어 줘야 하는 건 아니거든요. 이 작은 놀라움은 멋진 패스와 차를 부드럽게 나르는 일, 우주 탐사선의 아주 긴 작별을 설명해 줘요.

미끄러짐의 법칙

아이작 뉴턴의 운동 제1법칙은 어떤 일이 일어날지 알려 줘요. 물체는 균형을 이루지 않는 힘이 작용하지 않으면 가만히 있거나 같은 빠르기로 똑바로 계속 움직여요. 힘은 밀거나 당기는 작용이에요. ‘균형을 이루지 않는다’는 것은 미는 힘과 당기는 힘이 서로 상쇄되지 않는다는 뜻이에요. 여러분의 스틱은 퍽을 움직이기 시작하게 할 때 그런 힘을 가했어요. 스틱이 떨어지면 퍽은 약속 장소로 계속 가요.

받쳐 줘도 계속 미끄러져요

하지만 중력은 아래로 당겨요. 퍽은 왜 얼음을 뚫고 가라앉지 않을까요? 얼음이 위로 밀어서 중력이 당기는 힘과 균형을 이루기 때문이에요. 이 힘들은 위나 아래로 향하는 퍽의 운동을 바꾸지 않아요. 아래에서 받쳐 준다고 옆으로 미끄러지는 움직임이 저절로 멈추지는 않아요. 이렇게 같은 운동을 계속하거나 가만히 있으려는 성질을 관성이라고 해요. 비밀 모터가 있는 게 아니에요. 의지가 굳어서도 아니에요. 그저 물체가 움직이는 방식이 그렇답니다.

훨씬 짧아진 여행

그래도 퍽은 결국 느려져요. 움직임을 다 써 버린 걸까요? 아니에요. 우리는 마찰을 잊었어요. 마찰은 맞닿은 표면들이 서로 미끄러지는 것을 방해하는 힘이에요. 얼음 위에서는 마찰이 작아요. 카펫 위에서는 훨씬 크지요. 처음 빠르기를 똑같이 해서 카펫 위로 퍽을 보내면, 거창한 여행은 잠깐 질질 가는 것으로 끝나요. 마찰은 우리가 잊고 있던 숨은 브레이크예요. 공기도 퍽의 운동을 방해해요.

그물 쪽으로 살짝 밀어요

다시 얼음 위로 돌아와 보니, 다음 패스는 골대 옆으로 빗나가고 있어요. 같은 팀 선수가 스틱으로 방향을 바꿔요. 아하, 빠르기가 같아도 방향을 바꾸면 운동이 달라지는 거군요. 이때도 균형을 이루지 않는 힘이 필요해요. 뉴턴의 법칙은 조준할 때도 도움이 돼요. 골대가 멋져 보인다고 퍽이 알아서 경로를 꺾지는 않을 테니까요.

차와 함께 탄 뜻밖의 손님

연습이 끝났어요. 퍽은 찻잔 옆에서 쟁반을 타고 가요. 쟁반이 갑자기 홱 출발하자 찻잔이 덜컥거리고 퍽은 뒤로 미끄러져요. 마찰이 둘을 함께 데려가기 전에 쟁반이 그 아래에서 먼저 움직인 거예요. 더 부드럽게 출발하면 마찰이 둘을 함께 빠르게 움직이게 할 시간이 생겨요. 우리의 숨은 브레이크에는 또 다른 일이 있어요. 차 나르는 일을 돕는 거예요.

얼음과 공기를 넘어서

연습 뒤 차를 마시다가 상상할 수 있는 가장 긴 패스 이야기가 나와요. 보이저 탐사선들은 엔진이 끊임없이 앞으로 밀어 주지 않아도 수십 년 동안 우주를 날아왔어요. 그곳에는 속도를 늦출 공기가 거의 없어요. 중력은 여전히 탐사선의 운동을 바꾸므로, 그 여행이 일정한 빠르기로 완벽하게 곧게 미끄러지는 것은 아니에요. 하지만 단지 계속 움직이기 위해 연료가 필요한 건 아니에요. 여행을 끝내 버릴 우주 카펫도 없지요.

무사히 도착했어요

쟁반이 탁자에 도착해 부드럽게 멈춰요. 마찰이 찻잔과 퍽도 함께 느려지게 해요. 바로 뉴턴의 제1법칙이 작용하는 모습이에요. 가만히 있거나 일정한 빠르기로 똑바로 움직이는 데는 균형을 이루지 않는 힘이 필요하지 않아요. 출발하거나 멈추거나, 빨라지거나 느려지거나, 방향을 바꿀 때는 필요해요. 이렇게 해서 패스를 원하는 곳으로 보내고 차를 출렁이지 않게 나를 수 있어요. 퍽이 찻잔 옆에 가만히 있어요. 아무래도 여기가 약속 장소였나 봐요.