2-4. 마찰력 — 미끄럼틀은 왜 아래로만 갈까
지금까지의 이야기: 뉴턴의 세 법칙을 모두 배웠어! 그런데 세 법칙을 배우는 내내 빠지지 않고 등장한 녀석이 있었지. 제1법칙에서는 "축구공이 멈추는 건 마찰력 때문이야"라고 했고, 제3법칙에서는 "걸을 수 있는 건 마찰력 덕분이야"라고 했어. 한쪽에서는 움직임을 방해하는 골칫거리이고, 다른 쪽에서는 없으면 안 되는 고마운 존재. 대체 마찰력은 뭐길래 이렇게 이중적인 성격을 가진 걸까?
만약 마찰이 없다면 — 상상만 해도 아찔한 세상
오늘은 질문 대신 상상으로 시작해보자.
어느 날 아침, 잠에서 깼더니 세상에서 마찰이 완전히 사라졌어. 어떤 일이 벌어질까?
- 이불을 젖히려고 손으로 잡는데, 이불이 미끌미끌 손에서 빠져나가.
- 침대에서 일어나려는데, 발이 바닥에서 쭉쭉 미끄러져서 서 있을 수가 없어.
- 간신히 기어서 문 앞에 갔는데, 문고리를 잡을 수가 없어. 손이 미끄러지니까.
- 밖을 보니 자동차들이 브레이크가 안 먹어서 미끄러져 다니고 있어.
- 신발이 바닥에 안 붙으니 걸을 수가 없어. 한 발을 내딛으면 미끄러져.
- 연필로 글을 쓰려 해도, 연필이 종이 위에서 그냥 미끄러져 아무것도 안 써져.
- 나사와 못이 전부 빠져버려서 가구가 무너지고, 건물도 위험해.
무섭지? 마찰이 없으면 걷지도, 잡지도, 멈추지도 못해. 사실상 아무것도 할 수 없어.
그런데 앞에서 제1법칙을 배울 때는 "마찰이 없으면 물체가 영원히 움직인다"며 마찰을 방해꾼 취급했잖아? 이제 보니 마찰은 방해꾼이 아니라, 우리 삶에 절대적으로 필요한 힘이었어.
핵심 질문: 마찰력은 도대체 뭐길래, 때로는 골칫거리이고 때로는 생명의 은인인 걸까? 그리고 마찰력의 크기는 어떻게 정해지는 걸까?