자전거: 넘어지지 않는 이유, 거꾸로 자전거 - Minute Physics & Smarter Every Day

(출처: www.velib.paris)

[질문] 자전거가 넘어지지 않는 이유는 무엇일까?

물리학과 출신인 필자는 대학교 마지막 학년 때, 석사과정에 들어가기 위해 이 문제에 대해 생각해 본 적이 있다. (석사 입시 면접의 단골 문제라고 했다.) 그 때 내 주변 친구들을 통해 흔히 듣던 답은 각운동량 보존법칙 때문이라는 것이다. 

움직이는 자전거라면, 바퀴가 돌고 있으니 각운동량을 가질테고, 바퀴가 한 쪽으로 기울면 각운동량의 방향이 바뀌니 그것을 보존하는 방향으로 움직인다는 것이다. 그래서 제 자리로 돌아온다는 설명이다.

그리고 한 동안 이 문제에 대한 답을 알고 있었다고 생각하며 잊어버리고 살았는데, 얼마 전 Minute Physics에 올라온 동영상을 보게 되었다. 자전거가 넘어지지 않는 이유에 대한 영상이었다.

한 번 보자.

영상: How Do Bikes Stay Up? 

제작: Minute Physics

 

보고나니....

어?

생각처럼 그렇게 단순한 게 아니었다.

3가지 조건이 있는데, 그 중 하나가 각운동량 보존이었고, 나머지 두 가지가 더 있었다. 궁금하신 분들은 직접 영상을 보면서 확인해보시길 바란다. 정말 잘 만든 영상이고 Minute Physics를 만드시는 분께 감사드린다.

거기에 더해서, 자전거의 방향을 트는 방법에 대한 설명을 담은 영상도 있다. 자전거의 방향을 트는 것이 우리의 직관에 얼마나 어긋나는지를 보여주는 설명이다. 이것도 재밌다.

영상: The Counterintuitive Physics of Turning a Bike

제작: Minute Physics

위 영상을 보고나면 "어? 내가 자전거 방향을 바꿀 때 정말 그렇게 하나?" 라는 생각이 들 것이다. 

여기에 하나 더해서 이상하게 개조한 자전거를 타려고 시도했던 사람의 이야기도 있다. 손잡이와 바퀴를 연결하는 축에 톱니바퀴를 달아서 손잡이를 돌리는 방향과 반대방향으로 앞바퀴가 돌아가도록 만든 것이다. 이런 거꾸로 된 자전거, 과연 탈 수 있을까?

영상: The Backwards Brain Bicycles - Smarter Every Day 133

제작: Smarter Every Day

자전거를 배운다는 게 당연해보이지만 의외로 그렇지 않다는 것. 손잡이와 바퀴 사이에 준 아주 작은 변화가 마치 모든 것을 바꿔놓는 경험. 마지막 부분에 재미있는 반전이 있으니 놓치지 마시길.

덧붙여:

평소 과학에 관심 있는 분이라면 Minute Physics 일분물리, Smarter Every Day 날마다 더똑똑, Veritasium 진리소의 세 가지를 찾아보시기를 강력히 추천한다.