세상의 모든 힘은 ‘쌍’으로 작용합니다.
오징어와 같이 지느러미가 발달하지 않은 물고기들은 어떻게 방향을 바꾸어 나아갈 수 있을까요?
실제로 오징어가 어떻게 나아가는지를 본 적이 있는 사람들은, 오징어를 통해 로켓을 생각할 수도 있습니다. 오징어는 몸 속에 물을 가지고 있다가, 이 물을 밖으로 분출시키면서 그 반동을 이용해 앞으로 나아가는데, 이것이 바로 뉴턴이 말한 운동법칙 중 마지막인 작용-반작용의 법칙입니다.
작용-반작용의 법칙
우리가 어떤 물체에 힘을 가할 때 그 물체도 우리에게 같은 크기의 힘을 가합니다. 이때 내가 가한 것이 작용이고, 물체가 우리에게 가한 것이 바로 반작용입니다.
만약 두 배를 서로 줄로 연결시켰을 때, 그 줄을 잡아당겨 다른 배를 가까이 오게 하려면, 자기가 타고 있는 배도 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 내가 다른 배에 작용하는 힘만큼 다른 배도 줄을 통해 내 배에 같은 크기의 힘을 작용하는데, 이 때 두 힘의 크기는 같고 방향은 반대가 됩니다.
작용-반작용의 법칙은 물체가 정지해 있는 경우 뿐만 아니라 움직이는 경우도 마찬가지로 성립하며 서로 붙어 있는 경우뿐만 아니라 서로 떨어져서 작용하는 힘인 전기력, 자기력, 중력에도 작용됩니다.
줄다리기 필승 비법
줄다리기를 생각해 봅시다. 내가 줄을 잡아당기면 상대방에게서도 작용-반작용에 의해 나도 같은 크기의 힘을 받습니다. 그러므로 내가 줄을 세게 당기면 나도 세게 당겨지기 때문에 오히려 줄을 당기면서 내가 앞으로 끌려갈 수도 있습니다. 결국 줄다리기는 줄을 누가 세게 당기느냐의 문제가 아니라, 누가 얼마만큼 잘 버틸 수 있는가에 대한 마찰력 싸움이라고 할 수 있습니다. 물론 줄을 세게 당길 수 있다면 그만큼 잘 버틸 수 있는 잠재력이 있기 때문에 힘이 센 쪽이 이기는 경우가 많습니다.
그렇다면 같은 조건일 때 줄다리기를 잘 하는 쪽은 어디일까요? 물리적으로 생각하면 무거운 쪽이 이길 확률이 높습니다. 무거울수록 마찰력이 크기 때문에 밀리지 않고 잘 버틸 수 있게 됩니다. 각자의 다리에 무거운 모래주머니를 차고, 무거운 책가방을 메고 줄다리기를 한다면 거의 백전백승할 수 있습니다.