스피드란 무엇일까?
큰일 났어! 수풀 사이에서 갑자기 사자가 나타났어. 그러자 평화롭게 풀을 뜯던 사슴들도 놀라 달아나기 시작했지. 아! 어떻게 하지? 사슴이 죽을힘을 다해 달리고 있지만 사자가 바짝 뒤를 쫓아와. 사슴은 과연 사자를 피해 멀리 달아날 수 있을까?
사슴이 사자보다 빠르면 도망칠 수 있을 거고, 반대로 사자가 사슴보다 빠르면 사슴은 잡아먹히고 말 거야. 이렇게 동물의 세계에서는 누가 더 빠른지가 아주 중요한 문제야. 죽느냐, 사느냐가 달렸거든.
그렇다면 동물 중에 어떤 동물이 가장 빠를까? 이 답을 알려면 세상의 동물들을 모두 모아서 달리기 시합을 해야 할 거라고?
그렇지 않아. 꼭 함께 달려 봐야만 빠르기를 비교할 수 있는 건 아니거든. 우리는 운동하는 물체의 빠르기를 말할 때 '속력'이라는 표현을 써. 그러니까 속력을 알면 누가 가장 빠른 동물인지도 알 수가 있지. 자, 그럼 속력에 대해 알아보자고!
체육대회에 참가할 우리 반 달리기 대표 선수를 뽑는다고 해보자. 어떤 친구를 뽑아야 할까? 물론 가장 빠른 친구일 거야. 그런데 누가 가장 빠른지는 어떻게 알 수 있을까? 이때 선수를 뽑는 방법은 두 가지가 있어.
첫 번째 방법은 100m 달리기를 하는 거야. 모두 출발선에 서서 "시작!" 하면 동시에 달리는 거지. 이때 가장 빠른 사람은 결승선에 가장 먼저 도착한 사람이야. 똑같은 거리를 달리는 데 시간이 가장 짧게 걸린 사람이지.
두 번째 방법도 첫 번째 방법과 마찬가지야. "시작!" 하면 모두 동시에 달리지. 그리고 정해진 시간이 지났을 때 하늘에서 사진을 찍는 거야. 그럼 사진 속에서 가장 빨리 달리는 사람을 알 수 있겠지? 그래, 맨 앞에 있는 사람이야! 즉 같은 시간 동안 가장 멀리 간 사람이 가장 빠른 사람이지.
이처럼 빠르기를 알아보는 방법에는 두 가지가 있어. 첫 번째 방법은 '같은 거리를 달릴 때 누가 시간이 덜 걸렸나(거리를 기준으로 걸린 시간)'이고, 두 번째 방법은 '같은 시간 동안 누가 멀리 갔나(시간을 기준으로 이동한 거리)'이지.
우리는 물체의 빠르기를 나타낼 때 주로 두 번째 방법을 사용해. 같은 시간 동안에 이동한 거리가 길수록 빠른 운동이고, 이것을 숫자로 나타낸 것이 바로 속력이야. 그리고 속력을 영어로 '스피드(speed)'라고 하지.
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롤러코스터를 타면 왜 짜릿할까?
놀이 공원에 가면 재미있는 놀이 기구들이 가득하지? 그중에서도 롤러코스터는 빠른 스피드를 즐기는 사람들이 좋아하는 놀이 기구야.
롤러코스터를 타면 처음에는 경사면을 천천히 올라가. 그리고 꼭대기에 올라선 순간, 엄청난 속도를 내며 아래로 떨어지지. 정말 상상만 해도 짜릿해.
그럼 롤러코스터는 언제 처음 등장했을까? 기록에 따르면 탄광에서 석탄을 운반하던 열차를 보고 힌트를 얻었다고 해. 맨 처음 롤러코스터는 러시아에서 나무와 얼음을 이용해 만든 것이었대. 그래서 지금도 롤러코스터를 '러시아 마운틴'이라고 부르기도 한대.
이렇게 시작된 롤러코스터는 점점 높이가 높아졌고, 또 점점 더 빨라졌어. 현재 세계에서 가장 높고 빠른 롤러코스터는 미국의 뉴저지에 있어. 높이는 127m가 넘고, 최고 속도는 시속 200km를 넘는다고 하니, 아마도 한 번 타면 누구나 평생 잊지 못할 짜릿함을 느낄 수 있을 거야.
그런데 이상한 점이 있어. 우리나라의 KTX는 시속 200km보다 더 빠르지만 짜릿함을 느끼기는커녕 편안하잖아. 그런데 왜 롤러코스터를 타면 KTX보다 속력이 느린데도 스릴이 느껴지는 걸까?
그 이유는 롤러코스터의 속도 변화가 KTX보다 더 크기 때문이야. 1초 동안의 속도가 변한 값을 '가속도'라고 해. 그런데 롤러코스터는 KTX에 비해 최고 속도는 느리지만, 천천히 달리다가 갑자기 최고 속도로 달리는 등 짧은 시간 동안 속도 변화가 커서 가속도가 더 크지.
이렇게 엄청난 가속도로 움직이면 우리 몸은 평소 느끼는 중력보다 강한 압력을 느끼게 돼. 우주선을 타고 우주로 날아가는 우주인들도 지구 중력의 몇 배나 되는 강한 압력을 견딜 수 있도록 훈련을 하잖아. 우리도 롤러코스터를 탈 때 우주만큼은 아니지만 그와 비슷한 경험을 하는 거라고 보면 돼. 보통 느끼던 중력의 2~3배의 압력을 견뎌야 하지.
놀이 기구를 탄 다음날 몸이 쑤시거나 아픈 적이 있다면 바로 이 때문이야. 그러니까 놀이 기구가 재미있다고 너무 오래 타지 않도록 해야 해.