질량(mass)과 중량(weight)은 어떻게 다른가?

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달 표면에 내리면 자신의 몸무게가 지구에서보다 약 6분의 1로 감소하는 것은 달의 중력이 지구의 6분의 1이기 때문이라는 것은 모두 알고 있다. 달에 가더라도 몸을 구성하는 물질의 양(질량)은 줄지 않았다, 다만 중력이 약하게 작용하여 체중(중량)이 가벼워진 것이다.

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일반인들은 대부분 kg이라는 단위를 붙여 물체의 무게를 말하며, 질량(質量)과 중량(重量)을 같은 뜻으로 알고 살아가지만, 과학적 사고를 해야 하는 사람이라면 이 두 언어의 차이를 확실히 구분한다. 질량과 중량 두 말은 모두 무게를 나타내지만 둘 사이에는 큰 차이가 있다.

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질량(質量)이란?

파인애플 1개나 야구 방망이의 질량은 약 1kg이다. 즉 이들 물질을 구성하는 원자의 양이 약 1kg이라는 말이다. 철근 1kg과 양털 1kg의 질량은 동일하지만, 부피에 차이가 있기 때문에 양털이 차지하는 공간이 훨씬 크다.

 

초등학생일 때는 체중이 40-50kg이다가 중고등학생이 되면 체중이 50kg 이상으로 증가한다. 이것은 영양 섭취로 인해 몸의 질량이 불어난 것이다. 체중 70kg인 성인이 있다면 그의 체중(질량)은 집에 있을 때나 등산할 때나, 달릴 때나 누워 있을 때나 언제나 같다. 물론 식사를 했을 때와 공복일 때의 체중(질량)은 다르다. 사람의 체중은 그의 몸을 구성하는 물질의 양이다.

 

 

중량((重量)이란?

우주복을 입고 달 표면에 내린 사람은 본래의 체중과 우주복의 무게가 합해져 우주인의 질량은 약 2배가 될 것이다. 그렇지만 질량이 2배가 되었는데도 그는 지구에서보다 달 표면에서 높이 뛸 수 있을 것이며, 체중을 잰다면 훨씬 가벼워져 있다.

 

그런데 국제우주정거장에 승선하여 체중을 재면 0가 된다. 그래서 그곳을 무중력 또는 무중량 공간이라 말한다. 체중(중량)은 0이지만 자기의 질량에는 변함이 없다. 그러므로 평소 ‘무게가 얼마’라고 말하는 것은 지구의 중력이 작용하는 곳에서 측정한 질량인 것이다.

 

신체검사 때 “귀하의 중량(weight)은 50kg입니다.”라고 말해준다면, 엄밀히 말해 틀린 말이다. 그것은 지구에서 측정한 나의 질량이기 때문이다. 50kg은 지구의 중력(1G)이 나를 끌어당기는 힘이다. 달이 아니라 중력이 2.4G인 목성에 가서 체중(중량)을 잰다면 2.4배 증가해 있을 것이다.

 

 

 

 

우주왕복선이 떠나는 모습이다. 우주왕복선이 출발하기 직전의 질량은 가득 채운 연료의 무게 때문에 최대이다. 그러나 화염을 뿜으며 출발하면 그때부터 연료가 계속 소비되어 에너지로 변하므로 우주왕복선은 질량과 동시에 중량이 점점 감소해간다. 그러므로 시간이 지날수록 로켓의 엔진은 가벼워진 왕복선을 더 빠르게 날아가도록 추진할 것이다.

 

 

지구의 중력이 목성 정도로 강하다면, 지구에 사는 인간은 지금보다 키가 작을 것이고, 큰 중력을 견디며 땅위를 걸어야 하는 두 다리는 코끼리다리처럼 굵어져야 할 것이다. 지구가 화성 크기라면 중력은 지구의 38%로 감소할 것이다. 인간이 ‘목성 지구’나 ‘화성 지구’에서 산다면, 그곳에서 열리는 올림픽 경기의 종목은 전혀 달라질 것이라는 생각을 한다. - YS

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