#21. 빛의 연구한 과학자, 뉴턴(Isaac Newton, 1643 ~ 1727)

1. 아이작 뉴턴은 17세기에 살았던 영국의 과학자이며, 자연현상을 연구한 사람입니다. 그는 중력, 운동, 광학 등에 대한 연구로 유명합니다.

그 중에서도, 뉴턴은 중력이 모든 물체를 서로 끌어당기는 법칙을 발견하여 이를 수학적으로 정리하였습니다. 그래서 우리가 바닥에 서 있을 때도, 지구가 우리를 끌어당기기 때문에 바닥에 붙어있는 것입니다. 이것은 뉴턴이 발견한 중력 법칙 덕분에 가능합니다.

뉴턴은 또한, 광학에 대해서도 많은 연구를 했습니다. 그는 빛이 어떻게 움직이는지, 그리고 렌즈를 이용하여 어떻게 빛을 집중시키는지 등을 연구했습니다. 그 결과로 뉴턴은 처음으로 화이트 빛을 분해하여 무지개 색깔로 만들어냈습니다.

아이작 뉴턴의 연구와 발견들은 현대 물리학에 큰 영향을 끼쳤으며, 우리가 지금까지 이용하는 많은 과학 기술들의 기반을 다지는 중요한 역할을 했습니다.

 

2. 뉴턴과 굴절 현상

   뉴턴은 빛이 다른 매질로 옮겨갈 때 굴절되는 현상을 발견하였습니다. 이는 빛의 속도가 다른 매질에서는 서로 다르기 때문에 일어나는 현상입니다.

뉴턴은 유리의 삼각형 모양의 프리즘을 사용하여 빛을 조사하였습니다. 이 프리즘을 통과한 빛은 여러 개의 색깔로 분리되어 무지개처럼 나타났습니다. 이는 빛이 다른 파장을 가지는 다양한 색깔로 구성되어 있기 때문입니다.

   이러한 실험을 통해 뉴턴은 빛의 굴절과 분산 현상을 관찰하였고, 이를 설명하기 위해 "광학"이라는 책을 출판하였습니다. 이 책에서는 뉴턴이 발견한 광학 현상에 대한 다양한 실험 결과와 이론을 소개하였으며, 이는 현대 광학 분야의 기초가 되었습니다.

또한, 뉴턴은 이러한 빛의 분산 현상을 통해 색의 구성에 대한 이론도 발전시켰습니다. 그는 빛이 다양한 파장을 가지는 색깔로 구성되어 있으며, 이들이 빛의 굴절이나 반사에 따라 다르게 나타난다는 것을 밝혔습니다.

따라서, 뉴턴은 빛의 굴절과 분산 현상을 연구함으로써 현대 광학 분야의 기초를 닦았으며, 빛의 구성에 대한 이론을 발전시켰습니다. 이는 현대 물리학과 과학 기술 분야에서 광범위하게 활용되고 있습니다.

 

3. 뉴턴과 중력의 법칙

   뉴턴의 중력의 법칙은 물체 사이의 만유인력에 대한 법칙으로, 뉴턴이 1687년에 출간한 "자연 철학의 수학적 원리"라는 책에서 처음으로 발표되었습니다.

뉴턴의 중력의 법칙은 다음과 같이 정의됩니다. "모든 물체 사이에는 서로에게 만유인력이 작용하며, 이는 두 물체의 질량의 곱에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한다."

이 법칙은 뉴턴이 지구의 중력을 설명하기 위해 발견한 법칙으로, 지구의 질량과 물체의 질량, 그리고 두 물체 사이의 거리에 따라 중력의 세기가 결정됩니다. 이 법칙은 태양계의 천체들이 서로에게 작용하는 중력의 원리를 설명하기에도 적용됩니다.

이러한 중력의 법칙은 뉴턴이 발견한 가장 중요한 법칙 중 하나이며, 물리학의 기초 중 하나가 되었습니다. 이후에는 뉴턴의 법칙이 현대 물리학의 발전과 함께 발전하였으며, 아인슈타인의 상대성 이론과 함께 우리가 이해하는 중력의 개념이 형성되었습니다.

 

   한 번 뉴턴이 과일원에서 쉬고 있었습니다. 그때 눈앞에서 사과 한 개가 떨어졌어요. 그 순간, 뉴턴은 머릿속에서 "왜 사과가 땅으로 떨어지는 걸까?"라는 궁금증이 생겨버렸습니다.

그렇게 뉴턴은 중력의 법칙을 찾기 위해 고민하다가, 결국은 "물체는 두 물체 사이에 존재하는 중력에 의해 서로 작용을 받는다"는 원리를 발견하게 되었습니다. 그리고 이 중력의 법칙은 지금까지도 우리가 알고 있는 물리 법칙 중 하나입니다.

그래서 말입니다. 사과 하나가 떨어지는 것만으로도 세상을 바꿀 수 있는 놀라운 업적을 이룬 뉴턴씨. 그의 발견은 과학을 발전시키는 데 큰 역할을 했고, 우리 일상에서도 중력의 원리가 적용되는 것들이 많이 있습니다. 그래서 사과를 보면서 "아, 뉴턴씨가 이렇게 멋진 발견을 했었지"라는 생각이 드는 것입니다.

 

4. 뉴턴과 가속도의 법칙

   뉴턴의 가속도의 법칙은 "물체에 가해지는 힘이 그 물체의 질량과 가속도의 곱과 같다"는 법칙으로, 뉴턴의 제2 법칙이라고도 합니다. 이 법칙은 뉴턴이 중력의 법칙과 함께 발견한 법칙 중 하나입니다.

이 법칙은 수식으로 F = ma로 나타낼 수 있습니다. 여기서 F는 물체에 가해지는 힘, m은 물체의 질량, a는 물체의 가속도를 나타냅니다. 따라서, F와 m은 비례하고, F와 a는 비례하지만, m과 a는 비례하지 않습니다.

이 법칙은 우리가 일상생활에서 자주 경험하는 현상들을 설명할 수 있습니다. 예를 들어, 자동차가 급정거할 때, 승객은 앞으로 나아가는 것을 경험합니다. 이는 자동차의 가속도가 갑자기 변하면서 승객의 몸이 가속도에 따라서 움직이기 때문입니다.

또한, 이 법칙은 물체의 움직임과 관련하여 다양한 계산을 할 때 매우 유용합니다. 예를 들어, 어떤 물체에 어떤 힘이 가해졌을 때 그 물체의 가속도와 이에 따른 속도와 위치 등을 계산할 수 있습니다.

따라서, 뉴턴의 가속도의 법칙은 물리학에서 매우 중요한 법칙 중 하나이며, 우리 일상생활에서도 다양한 현상을 설명할 수 있는 기초적인 법칙 중 하나입니다.

 

5. 뉴턴과 작용 반작용의 법칙

   뉴턴 작용-반작용 법칙은 "한 물체가 다른 물체에 힘을 가한다면, 그 반대 방향으로 같은 크기의 힘이 그 물체에 의해 가해진다"는 법칙으로, 뉴턴의 제3 법칙이라고도 합니다.

이 법칙은 모든 물체 간 상호작용에 적용되며, 두 물체 사이의 힘은 서로 크기가 같고 방향이 반대입니다. 예를 들어, 우리가 땅에 발을 딛고 있는 것은 땅이 우리에게 같은 크기의 힘을 반대 방향으로 가하고 있다는 것을 의미합니다.

이 법칙은 우리 일상생활에서도 많은 곳에서 적용되며, 뉴턴이 이 법칙을 발견하면서 물리학의 중요한 원리 중 하나를 찾아냈습니다. 이 법칙은 우리가 다양한 기계와 시스템을 설계하고 운용할 때도 중요한 역할을 합니다.

예를 들어, 로켓을 발사하는 경우, 추진기가 불을 내뿜어 로켓을 먼저 밀어주면 로켓은 그 반대 방향으로 힘을 가하며, 로켓이 높이 올라가게 됩니다. 또한 자동차를 운전하는 경우에도 바퀴가 땅을 밀어내는 힘을 가하는 동시에, 땅에서는 같은 크기의 힘을 반대 방향으로 가합니다.

이러한 뉴턴의 작용-반작용 법칙은 물리학적인 원리뿐만 아니라 일상생활에서도 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.

 

https://youtube.com/shorts/007fnewK-u8

 

뉴턴의 빛의 굴절