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21/06/12 18:33
1. 네. 뭐 성운같이 뭔가 많이 차 있는 곳이야 이야기가 다릅니다만, 대부분의 공간은 비어 있다고 할 수 있습니다.
2. 진공상태라도 아주 가끔 뭔가가 걸리긴 합니다. 가끔 수소 원자 하나 정도씩...그정도씩 감속된다고 보면 되는데 사실상 뭐... 다만 추진로켓이라는게, '10의 속도를 내는'게 아니라 '10이라는 힘으로 밀어주는'거기 때문에, 계속 그 로켓을 켜놓고 있으면 계속 가속됩니다. 원하는 속도가 되면 꺼야해요. 그러므로... 3. 10로켓 가동중에 3로켓을 추가하면, 13이라는 힘으로 밀어주기 때문에 더 빠른 가속이 가능합니다. 그리고 로켓을 가동하는 동안 지속적으로 운동에너지를 추가합니다. 다만, 상대성 이론과 광속이라는 한계때문에 광속까지 가속할 수는 없습니다.
21/06/12 18:40
답변 감사합니다. 10이라는 속도를 내는게 아니라 10이라는 힘을 계속 가하는거고 결국엔 중첩되면서 가속되는거군요.
밑에분이 연료의 한계를 말씀해주셨는데 연료의 한계가 없으면 말씀하신대로 속도가 무한히 빨라질거 같은데.. 상대성 이론하고 광속의 한계때문에 광속까지 가속할 수 없다는건 간략한 인터넷 댓글로는 설명이 어렵겠죠?
21/06/12 18:48
속도가 빨라질수록 질량이 무거워지고, 이에 속도 증가가 점점 완만하게 됩니다.
말하자면 극한이 있는 로그 그래프를 연상하시면 됩니다. 그 극한은 광속이구요.
21/06/12 18:50
아 속도가 빨라지면 질량이 무거워지는건가요? 그러면 점점 속도를 늘리기 위한(?) 힘이 더 많이 필요한거고요? 제가 이해한게 맞다면 감사합니다 이해가 됐어요!
21/06/12 18:56
정확합니다. 광속에 가까워지면 가까워질수록 물체의 질량은 한없이 늘어나고 가속이 그만큼 힘들어지죠.
사실 이것은 빠를수록 가속이 점점 안 되는 현상을 질량의 정의로 풀어쓴 것이기도 합니다. 관성 질량이란 동일한 힘을 받았을 때 가속이 얼마나 힘드냐 를 측정한 값에 불과하거든요.
21/06/12 18:33
질문자님께서 말씀하시는 우주는 기본적으로 성간우주 즉 인터스텔라라고 생각하고 답변합니다.
우주는 기본적으로 진공(우리가 지구에서 만들수있는 진공과는 비교가 안되는 정말 아무것도 없는 진공)이므로 마찰력 즉 저항이 없습니다. 그러므로 어느 한 방향으로 일정 속도로 움직이는 물체는 뉴튼의 제1법칙에 따라 영원히 같은 운동상태를 유지하죠. 물론 저항이 없지만 다른 힘의 영향도 안받는건 아니러서 예를 들면 우주를 날아가고 있던 홈런 볼이 계속 직선으로 전진하다가 부근에 있는 항성의 중력의 영향을 받아 운동방향 속도가 변할수는 있습니다. 그럼 10의 속도로 움직던 우주선이 작은 로켓을 전진방향으로 발사한다 여기서 작은 로켓이 속도를 얻는건 두가지가 있을수 있죠. 우주선이 투수가 공을 던지듯이 로켓을 앞으로 던졌다 그러면 로켓이 13의 속도를 얻고 늘어난 3의 운동량(로켓의 질량 x 속도3)만큼의 운동량을 우주선이 손실을 하게 되면서 우주선의 속도가 느려지겠죠. 이게 운동량보존 법칙이구요. 그럼 우주선이 로케를 일단 자신으로부터 분리해낸다면 우주선과 로켓을 같은 10의 속도로 움직이겠죠. 그 상태에서 로켓이 자체로 분사를 해서 가속을 한다면 로켓자체가 하나의 계로 운동량의 보존법칙이 작용하므로 로켓은 뒤로 분사하는만큼 자신의 속도가 커지겠죠. 물론 그 과정에서 로켓 자신은 질량을 잃을것이고요. 그럼 로켓이 무한대의 속도에 도달하지 못하는것은 로켓이 분사를 할만큼의 연료를 탑재하지 못하고 있기때문이구요.
21/06/12 18:42
답변 감사합니다.
제가 설명하고 싶었던 상황은 우주선이 10의 속도로 가다가 더 약한 추진로켓이 아니라 추진엔진을 후방으로 분사해서 속도를 빨라지게 할 수 있느냐는 뜻이었습니다 ㅠㅠ
21/06/12 19:12
사실 상대론으로 넘어가면 직관적인 이해보다는 뭔가 수식으로 이해 해야하는 상황이 오는데, 일반적 상황에서 적용할 수 있는 뉴턴역학의 경우 운동량이
p = m * v 로 기술이 됩니다. 그래서 이대로면 힘이 주어지는 대로 계속 가속이 되어야 할 것 같지만 이게 상대론으로 넘어가면 p = γ * m * v 가 되는데, 이 γ(감마)가 γ = 1/sqrt(1- (v/c)^2) 이거든요. 이 값이 v가 빛의 속도 c 보다 많이 작은 일반적 환경이라면 v/c~1 이 되기 때문에 γ=1 이나 마찬가지입니다만, v가 c에 가까워질수록 분모가 한없이 작아져서 v~c 가 되면 무한대가 됩니다. 결국 빛의 속도에 가까워지면 질량이 한없이 커지는 것과 같은 효과가 나타나게 됩니다.
21/06/13 02:05
답변 감사합니다 위에 지구사랑님이 말씀하신 상황에 대한 수식인가 보네요. 지구사랑님 설명듣고 직관적으로 이해하기전에 수식적으로 받아들여서 그런지 이상하게 생각은 안되는데
상대성이론(?) 그거를 그 과거에 어떻게 생각을 해낸건지.. 직관적으로 속도가 빨라지면(광속에 가까워지면) 질량이 늘어날거 같은 느낌은 1도 안드는데.. 직관의 영역으로 가면 속도가 빠른데 질량이 왜늘어나? 먼소리임? 이런느낌입니다
21/06/13 04:41
교양에서는 질량이 늘어난다고 설명하긴 하는데, 그것보다는 우주의 시공간에는 광속이라는 절대적인 상수가 있고, 공간에서 빨리 움직이면 시간이 느리게 간다라고 이해하는 게 더 정확하다고 보면 됩니다 (그래서 정지하면 시간이 제대로 흐르겠죠?) 실제로 빛 뿐만 아니라 질량이 없는 모든 물체는 광속으로 움직입니다.
현재 우주의 온도에서 주변에 질량이 없는 게 빛밖에 없어서 그렇지...
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