우리가 어쩌다 즐겁게 술을 한잔 할 때나 운동을 할 때도 몸의 상태 여하에 따라 그 효과가 다르다는 것을 많이 느낀다.

즉 몸의 힘이 뒷받침이 잘 되어주지 않으면 어려움이 있음을 안다.

힘이란 말은 우리가 흔히 사용하는 것으로, 일을 할 때나, 운동할 때 심지어 사회생활에서 또 인간관계에서까지 힘의 개념은 우리와 밀접한 관계가 있음을 실감한다.

이러한 힘이란 과연 무엇인가? 힘의 과학적 정의는 “물체에 변형을 일으키거나 운동 상태에 변화를 주는 것” 이라 할 수 있다.

이러한 힘에 관련된 학문 즉 역학(mechanics))을 체계화한 사람이 바로 뉴턴( I, Newton)인데 인류 문명의 발달에 기여한 그의 업적은 실로 대단한 것이었다.

지난 두 세기 동안에 이루어진 과학적, 산업적, 그리고 기술적인 현저한 진보는 부분적으로 뉴턴의 역학에 의한 기여가 큰 동기유발을 한 것이 사실이다.

현재 우리가 알고있는 지식으로 볼 때 힘에 관한 현상은 얼핏 별거 아닌 것으로 생각될 수 있으나 이를 과학적이고 논리적으로 바르게 설명 할 수 있게 된 것은 인류 역사적으로 보면 최근의 일이다.

뉴턴 역학의 기본개념은 힘이다. 뉴턴은 자신의 역학을 완성시키는 과정에서 아리스토텔레스의 운동에 관한 견해와 갈릴레오의 천재성으로부터 출발하여 제반 운동 상태의 변화를 지배하는 합리적인 운동법칙들을 얻으려고 노력 하였다.

미분 적분학의 창시자이기도 한 뉴턴은 자연계를 지배하는 어떤 체계적인 원리를 발견하고 그로부터 성서의 말씀을 참고삼아 예수님의 재림의 날짜를 계산해 보고자 하는 열망이 가득한 과학자였다는 사실을 아는 사람은 많지 않을 것이다.

즉 뉴턴은 우주를 하나의 거대한 기계적 시스템으로 보고 그 속에서 일어나는 원리만 제대로 이해한다면 물체의 운동뿐만 아니라 제반 일상현상까지도 미래 예측이 가능하다고 본 것이다. 이것이 곧 우주기계론적 세계관이다.

아무튼 이러한 힘 즉 힘의 개념 역시 얼마나 다양하며 어떠한 상태로 나타나고 있는가! 예를 들어보자. 맨손인 사람이 힘자랑을 하고, 가축의 힘, 풍력, 수력, 화력, 마찰력, 전기력, 원자력, 자동차가 갖는 힘, 각종 공이 날아가는 힘, 창문을 여닫는 힘, 등 일상생활의 많은 경우에도 물체에 힘을 작용한다.

우리가 사용하는 여러 가지 기계들이 큰 힘을 작용할 수 있도록 고안되어 그로부터 우리가 많은 도움을 얻고 있다.

이러한 힘의 또 다른 과학적 정의는 바로 ‘물체의 질량(m)과 가속도(a) 와의 곱 (ma)’이란 것이다. 예로서 우리 생활에서 가장 일상적인 힘의 경험은 무게(weight)이다.

우리의 몸무게를 재고, 벼나 쌀 거래를 무게로, 각종 운동기구도 무게에 따라 내는 힘이 다르고 효율도 다르다. 우리가 크기가 비슷한 사과와 배의 무게를 서로 비교 할 때 흔히 양손에 하나씩 들어보거나 위 아래로 올렸다 내렸다 하는 행위를 한다.

이때 느끼는 무게는 바로 물체에 작용하는 중력의 힘이다. 따라서 힘과 질량, 가속도 사이의 관계를 잘 알고 있다면 위와 같은 행위를 쉽게 이해 할 수 있다. 즉 물체를 들었다 내렸다 하는 동작은 가속도를 갖게 하여 이때 물체가 움직이지 않으려고 하는 고집이 얼마나 센가를 재보는 것이다.

물체가 자신의 운동 상태를 잘 바꾸지 않으려는 성질인 그 고집을 관성이라고 한다. 이 관성은 질량이 클수록 크며 결국 물체를 들었다 내렸다 하는 것은 물체의 무게를 안 다기 보다는 그 물체의 질량을 알아보고자 하는 행위인 것이다.

무게라는 것은 중력과 같은 것으로서 그 물체의 질량에 중력가속도를 곱한 것이다. 그런데 이 중력가속도는 지구와 각각의 물체 사이에 똑같이 작용하며, 같은 지구상에서라도 지구의 중심으로부터의 거리에 따라 조금씩 차이가 난다.

그러한 연유로 달의 그것과 비교하면 달의 중력은 지구보다 1/6 작기 때문에 무게도 달에서 측정하면 지구의 1/6이 되는 것이다.

우리는 살아가면서 온갖 종류의 힘의 작용을 많이 경험한다. 이들 중 힘이 운동의 상태를 변화시키는 역할을 한다는 사실에 대하여 일반인이나 학생들이 잘못알기 쉬운 경우의 예를 표로 만들어보면 다음과 같다.