[나는 물리로 세상을 읽는다] '과알못'을 위한 쉬운 물리 이야기 - 집은 정말 안전할까?

" 물리를 알면 일상과 경험 너머의 세상이 보인다!

중력과 빛, 엔트로피에서 E=MC²까지

과학이 궁금한 ‘과알못’을 위한, 가장 쉬운 물리 이야기 "

 

 

 많은 사람이 고등학교까지 물리와 씨름하다가

사회로 나가는 즉시 물리학의 존재를 전혀 의식하지 않고 살아갑니다. 

과학을 1초도 떠올리지 않고도 살아가는 데는 아무런 지장이 없습니다.

 

 하지만 슬그머니 세상의 법칙이 궁금해지는 순간은 찾아옵니다. 

아무 생각 없이 누워서 스마트폰을 보다가 이 작은 기계에서 어떤 원리로 실시간 영상이 나오는지, 

롯데월드타워에 놀러 가서 저 거대한 건물이 어떻게 안전하게 설계되었는지 문득 궁금해지는 순간이 옵니다. 

 

 이처럼 순수한 지적 호기심이 찾아올 때 우리에게 필요한 건 물리학입니다. 

모든 건 물리법칙 위에 있습니다.

 

[나는 물리로 세상을 읽는다]는

편안한 집부터 음식, 자전거, 핸드폰, TV, 에어컨, 집에 쌓이는 먼지에 이르기까지, 

우리에게 친숙한 사물을 대상으로 기초적인 물리법칙을 자연스레 설명합니다. 

물리학의 개념이나 역사 등을 설명하지도, 수학도 등장하지 않습니다. 

 

 시작부터 우리 일상의 사물에서 물리학이 어떻게 작동하고 있는지 바로 보여줍니다. 

하나의 학문이자 이론으로 물리학에 접근하는 것이 아니라 우리 일상과 떼려야 뗄 수 없는

삶의 도구로 바라보자는 저자의 의도가 담겨있는 것입니다.

 

 ◐ 집은 정말 안전할까?

 우리는 만나는 모든 사람을 믿지는 않지만, 발을 들이는 모든 건물은 믿습니다.

문을 들어설 때마다 ‘혹시 여기 무너지는 건 아닐까?’라고 생각하는 사람은 별로 없을 겁니다.

사람은 때때로 신뢰감을 주지만, 건물은 항상 신뢰감을 줍니다.

근거 없는 자신감이 아닙니다. 거기에는 과학적 근거가 있습니다.

 

 균형미와 안정감의 화신처럼 보이는 모습 뒤로 건물들은

중력, 바람, 지향(차량 통행 등으로 지면이 떨리는 현상) 등의 힘들과 끝없이 보이지 않는 전쟁을 치르고 있습니다.

정적인 건물은 역동적 평형을 이루고 있습니다.

건물을 전복하려는 세력과 건물을 제자리에 잡아두려는 세력이 절대적이고 완벽하게 균형을 이루기 때문입니다.

하지만 균형이 깨질 위험은 항시 존재하고, 사실 우리 생각보다 큽니다.

건물이 붕괴하는 일이 지극히 드물다는 사실은

과학에 대한 우리의 말없는 믿음이 근거 없지 않음을 입증하는 것입니다.

 

▶ 건물이 견디는 무게

 건물은 지면부터 수직으로 곧게 세워지고 안정성 강화를 위해 위로 갈수록 가늘어지는 형태를 취합니다.

광대한 밑단 넓이 덕분에 가공할 무게에도 지면이 받는 압력은 대기압은 네 배에 불과합니다.

다만, 건물은 가장자리를 둘러친 벽을 빼면 대부분 빈 공간입니다.

지면 바닥 면적이 10m2의 정사각형이라 치고, 벽이 대부분의 압력을 소화한다는 사실을 고려하면

집 한 채가 지탱하는 압력의 약 두 배를 딸에 행사한다는 뜻입니다.

건물에 대한 우리의 믿음은 강철처럼 견고합니다.

 

◐ 반짝이는 구두의 과학, 광낸 구두는 왜 빛날까?

 저는 계절에 맞추어 신발장을 정리할 때,

구두 보관 전 구두 수선집에 맡기어 구두의 광을 내고 굽을 교체 합니다.

 

 구두에 왁스 광택제를 바르는 습관이 내 구두에 어떤 차이를 만드는 것일까요?

빗물이 스미는 걸 막아줄 뿐 아니라 구두의 수명도 두배는 늘려줍니다.

 

 그럼 광낸 구두는 왜 빛날까요? 광선이 표면에 닿으면 사방으로 흩어집니다.

그중 일부가 울 눈에 들어오고, 이것이 우리가 구두 색이 갈색인지 검정인지 아는 이유입니다.

다만 광선이 체계적으로 반사되지 않아서 구두를 응시할 때 우리 얼굴에서 오는 광선도 흩어지고 뒤섞입니다.

 

 이런 반사를 난반사 또는 확산 반사라고 합니다.

평평하고 깨끗한 거울을 들여다볼 때의 반사는 이와 반대로 주름 하나하나에서 오는 광서들이 정확한 각도로

거울에 닿고 정확히 같은 각도로 우리 눈으로 되튀기 때문에 우리 얼굴이 매우 충실히 반사되는 것입니다.

이것을 거울 반사 또는 정반사라고 합니다.

 

 구두를 닦는 일은 구두 표면에 왁스 코팅을 얇게 입혀서 미세 스크레치를 평평하게 채우는 일로

빛을 균일하게 반사할 표면을 만드는 것입니다.

광낸 구두가 반짝이는 이유는 구두의 스크레치를 평평하게 채워

확산 반사를 거울 반사에 가깝게 바꾸어 주기 때문입니다.

 

 우리 일상에 어떤 물리학 법칙이 적용된 것인지 호기심이 든다면 한번쯤 읽어볼 만합니다.

 

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