중력6 우주론과 기본 상호 작용(5) : 기본 상호 작용과 표준 모형 기본 상호 작용이란 우주의 가장 단순한 입자가 서로 상호 작용 하는 방식을 뜻하며, 다음과 같이 크게 네 가지가 있다. (힘의 세기는 중력 2023. 7. 30. 일반 상대성 이론(4) : 시간 팽창 다음으로 중력에 의한 시간 팽창을 알아보자. 다음과 같이 빠르게 돌아가는 원판 위에 두개의 시계가 있다. 특수 상대성 이론에 의하면 원판 밖에 있는 관찰자의 입장에서 볼 때, 가장자리에 있는 시계가 중심에 있는 시계보다 빠르게 운동하여 시간이 천천히 흐른다.(시간이 팽창한다.) 여기서 원심력에 대해 생각해보면 관성력처럼 실제로 존재하지 않는 힘으로, 회전운동의 중심 방향과 반대 방향으로 작용한다고 설정한 가상의 힘이다. 회전운동의 중심 방향으로의 힘을 구심력이라 할 때, 이를 중력이라 생각한다면 중력에 의한 시간 팽창을 설명할 수 있다. 이를 일반 상대성 이론으로 설명해보자. 앞서 등가 원리에 의해 중력 질량과 관성 질량이 같다고 하였다. 따라서 가속에 의한 시간 팽창이 일어나는 것처럼 중력에 의한 시간.. 2023. 7. 18. 일반 상대성 이론(3) : 중력 효과 지금부터 중력 효과와 시간 팽창에 대해 알아보자. 뉴턴이 만유인력 법칙(중력 법칙)을 세우긴 했지만 스스로도 그 힘의 근본은 알지 못한 채 세상을 떠났다. 아인슈타인은 이러한 만유인력(중력)을 힘으로 생각하지 않고 공간이 굽어졌다고 제안하였다. 앞서 등가 원리를 통해 중력과 관성력이 근본적으로 같고, 이 둘은 가상의 힘이라는 것을 알아보았다. 근데 여기서 공간이 굽어졌다는 것은 무엇을 의미할까? 특수 상대성 이론에서는 속도에 따라 시간과 공간이 왜곡된다고 하였다. 허나 일반 상대성 이론에서는 질량을 가진 물체가 있을 때 생기는 중력에 의해 시간과 공간이 휘어진다고 설명한다. 먼저, 공간의 왜곡과 관련하여 중력 렌즈 현상이 있다. 믿기 힘든 이야기이지만 실제로 행성 근처를 지나는 빛이 일직선이 아니라 휘어.. 2023. 7. 16. 일반 상대성 이론(2) : 등가 원리 결론부터 꺼내면, 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 단순히 특수 상대성 이론을 가속 좌표계로 확장한 것이 아닌, 등가 원리를 바탕으로 중력 효과를 포함하는 새로운 이론이다. 아인슈타인은 특수 상대성 이론을 발표하고 나서 이를 가속 좌표계로 확장하고 싶었기에 기존의 가속 운동과 관련된 현상을 살펴보다가 관성력에 의문을 가졌다. 실제로 존재하지는 않지만 운동 현상을 설명하기 위해 만들어진 가상의 힘인 관성력은 많은 현상들을 설명하기 위해 뉴턴이 만들어낸 가상의 힘으로, ‘a의 가속도로 움직이는 질량이 m인 물체에는 반대방향으로 ma의 힘, 즉, -ma라는 관성력이 작용한다.’ 아인슈타인은 이러한 관성력을 이해하기 위해서는 중력을 이용하여야야 한다고 생각하였고, 이 대목에서 등가 원리가 등장한다. ‘어떠한 물체.. 2023. 7. 14. 운동 법칙과 운동량(9) : 중력(만유인력) 우리에게 친숙한 중력은 지구의 만유인력을 의미하며, 만유인력의 한자를 풀이하면 ‘모든 물체에는 끌어들이는 힘이 있다.’는 뜻을 담고 있다. 엄밀히 하자면 지구의 중력은 만유인력과 지구 자전에 의한 원심력의 합력이지만, 원심력이 상대적으로 많이 작기에 그냥 무시한다. 萬 : 일만 만 有 : 있일 유 引 : 끌 인 力 : 힘 력 M, m : 각 물체의 질량 r : 두 물체 사이의 거리 G : 중력 상수(만유인력 상수) 중력은 지구와 물체 사이에 발생하는 힘으로 영어로는 Gravitational force라고 하고, 이로부터 중력 상수 G가 나왔다. 중력가속도 g와는 대문자, 소문자로 구분 한다. 2023. 5. 31. 운동 법칙과 운동량(8) : 다섯 가지 기본 힘 물리학에서 다루는 힘의 종류에는 대표적으로 다음 다섯 가지가 있다. 중력(만유인력) 전기력과 자기력(전자기력) 장력 탄성력 마찰력 이 밖에도 공기 저항력과 같은 저항력, 부력과 양력 등이 있다. 2023. 5. 29. 이전 1 다음
