지구가 당기는 힘 무게

덩치가 코끼리만큼 큰 어른이 갓 초등학교에 들어간 어린이와 권투 경기를 한다고 생각해 보세요. 너무 불공평한 경기가 되겠지요? 그래서 씨름이나 권투, 레슬링 같은 경기는 여러 체급으로 나누어 경기를 진행합니다. 비슷한 무게를 가진 사람끼리 경기를 할 수 있도록 한 것이지요.

그렇다면 '무게'란 무엇을 말하는 것일까요?

지구는 물체를 끌어당기는 힘이 있습니다. 그 힘을 '중력'이라고 하는데, 무게는 바로 중력에 의해서 생기는 것입니다. 무게가 더 많이 나간다고 하는 말은 지구가 끌어당기는 힘이 그만큼 더 크다는 것을 뜻하지요. 무게는 힘의 개념입니다. 또한 무게는 물체가 지탱하기 위해 필요한 힘이기도 합니다. 세상의 모든 물건들은 모양을 유지하고 지탱하기 위한 힘이 필요합니다. 이때 무게를 잰다고 하는 것은 물체가 지탱하는 데 필요한 힘을 재는 것입니다. 하지만 우주와 같이 중력이 없는 곳에서 물체의 무게는 0입니다. 그래서 물체가 가진 고유의 양을 나타낼 때에는 '질량'의 개념을 사용합니다. 질량과 부피는 물질의 양을 나타내는 대표적인 방법이지요.

무게와 질량은 어떻게 다를까요?

우리 생활에서 질량과 무게는 자주 혼동되는 개념입니다. 질량은 물체가 가진 고유의 양으로, 어느 곳에서도 변하지 않는 절대적인 양을 말합니다. 하지만 무게는 물체에 작용하고 있는 중력의 크기를 수치로 나타낸 것입니다. 무게는 힘의 크기를 나타낸 것이지요. 무게는 중력이 작용하는 정도에 따라 변하기 때문에 물체가 가지고 있는 고유한 양을 나타내는 질량과는 다른 개념입니다.

질량은 양팔저울이나 윗접시저울로 측정합니다. 왜냐하면 양쪽에 작용하는 중력의 크기를 서로 없애 주면 물체의 고유한 양을 알 수 있기 때문이지요. 하지만 무게는 그 물체가 누르고 있는 힘을 구하는 것이기 때문에, 다른 것과 비교할 필요가 없이 바로 측정하면 됩니다.

지구는 물체를 잡아당기는 힘이 달보다 6배나 강하기 때문에, 달에서 몸무게를 잰다면 지구에서 잰 것의 1/6밖에 되지 않습니다. 즉, 달의 중력은 지구 중력의 1/6이라고 할 수 있지요. 반대로 지구보다 중력이 큰 곳에서는 무게가 커지겠지요. 이처럼 같은 질량의 물체라도 중력의 차이가 있는 곳에서는 무게가 달라집니다.

우주 공간은 무중력 상태라는 특수한 환경을 가지고 있는데, '무중력'이란 어떠한 중력도 없다는 것을 의미합니다. 따라서 중력이 0인 우주 공간에서 모든 물체의 무게는 0입니다.

< 참고! > 부력이란?

거대한 배가 넓은 바다 위에 떠 있는 것이나 열기구가 하늘에 아름답게 떠 있는 모습은 모두 부력의 원리 때문에 가능한 일이다. '부력'이란 액체 혹은 기체 속에 있는 물체가 그 위로 떠오르려는 힘을 말하는데, 일반적으로 비중이 작은 것이 비중이 큰 것 위로 떠오르려는 성질을 갖는다. 여기서 '비중'이란 일정 부피에 대한 질량을 말한다. 부력은 중력과 반대 방향으로 작용하며, 지구가 잡아당기는 힘인 중력보다 부력이 크면 물체는 뜨게 된다. 

무게의 단위에는 어떤 것들이 있을까요?

질량의 단위와 무게의 단위

우리가 흔히 사용하는 무게의 단위에는 그램(g)과 킬로그램(kg)이 있습니다. 정확히 말해 이 단위는 질량의 단위입니다. 무게의 단위를 정확하게 쓰기 위해서는 그램(g)이나 킬로그램(kg)에 지구의 중력 가속도를 뜻하는 '중'이라는 말을 덧붙여 그램중(g중)이나 킬로그램중(kg중)과 같이 표시해야 합니다.

중력 가속도는 지구 중력으로 인해 생기는 가속도입니다. 이것은 위도와 지형에 따라 다르지만 실제로 그 차이가 크지 않습니다. 무게를 말할 때 특별한 경우가 아니라면 지금 우리가 살고 있는 지구 위에서의 무게를 의미하지요. 그래서 생활 속에서 사용하는 무게의 단위는 중력 가속도를 나타내는 '중'을 생략하고 표시하는 경우가 많습니다. 일상에서는 무게의 단위(g중, kg중)와 질량의 단위(g, kg)를 구분하지 않고 사용합니다.

< 참고! >질량과 무게와의 관계

물체의 무게를 w, 순수한 질량을 m, 지구의 중력 가속도를 g라고 하면 무게는 'w=mg'로 나타낼 수 있다. 이것은 무게가 지구의 중력 가속도에 비례한다는 것을 의미한다.

일반적으로 사용하는 무게의 단위

질량과 무게를 나타낼 때 우리 생활에서 일반적으로 그램 단위를 많이 사용하고 있습니다. 그램 단위에는 작은 단위부터 g(그램), kg(킬로그램), t(톤)이 있습니다. 각각의 그램 단위는 알맞은 곳에 사용되는데 1kg은 1000g과 같고, 1t은 1000kg과 같습니다.

주로 시장에서 배추나 고기와 같은 식품의 무게를 잴 때에는 g으로, 신체검사 때 사람들의 몸무게는 kg으로, 배의 무게와 같이 큰 물체나 무거운 물체의 무게는 t으로 나타냅니다.

<참고!> 극지방과 적도지방에서의 무게

지구에서도 극지방의 중력이 적도지방의 중력보다 크다. 적도와 극지방에서 무게를 달아보면 같은 물체라도 적도에서는 가볍고, 극지방으로 갈수록 무거워진다.