만유인력

만유인력 (萬有引力, universal gravitation)은 질량을 가진 모든 물체 사이에 작용하는 인력이다. 이는 아이작 뉴턴이 1687년 그의 저서 《프린키피아》에서 처음 제시한 개념으로, "우주에 존재하는 모든 물체는 서로를 끌어당기며, 그 힘의 크기는 두 물체의 질량의 곱에 비례하고, 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다"고 정의된다.

개요

만유인력은 중력의 한 형태이며, 지구상의 물체가 아래로 떨어지는 현상, 행성이 태양 주위를 공전하는 현상 등 우주에서 일어나는 다양한 현상을 설명하는 데 핵심적인 역할을 한다. 뉴턴의 만유인력 법칙은 다음과 같은 수학적 공식으로 표현된다.

F = G * (m1 * m2) / r^2

여기서,

• F는 두 물체 사이에 작용하는 만유인력의 크기
• G는 만유인력 상수 (약 6.674 × 10⁻¹¹ N(m/kg)²)
• m1과 m2는 두 물체의 질량
• r은 두 물체 사이의 거리

역사

뉴턴 이전에도 물체 사이에 인력이 존재한다는 생각은 있었으나, 이를 수학적으로 정확하게 표현하고 우주 현상을 설명하는 데 적용한 것은 뉴턴이 처음이다. 뉴턴은 갈릴레오 갈릴레이의 낙하 운동 연구와 요하네스 케플러의 행성 운동 법칙을 종합하여 만유인력 법칙을 제시했다.

중요성

만유인력 법칙은 고전 물리학의 중요한 기초이며, 천체 역학, 우주 탐사, 인공위성 궤도 계산 등 다양한 분야에서 활용된다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 등장하면서 만유인력은 시공간의 휘어짐으로 설명되지만, 일상적인 상황이나 약한 중력장에서는 뉴턴의 만유인력 법칙으로도 충분히 정확한 결과를 얻을 수 있다.

한계

뉴턴의 만유인력 법칙은 빛의 속도에 가까운 속도로 움직이는 물체나 매우 강한 중력장에서는 정확하지 않다. 이러한 경우에는 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 사용하여 중력을 설명해야 한다.