먼저 물리학적 고찰도 없이 막무가내로 '아무튼 바닥이 알아서 뒤로 가니까 다르다'고 반복하는 사람들 때문에 고생 많으시다는 말씀부터 드리고 싶구요

 

좋은 설명인데 한 가지 사소한 혼동이 보여서 말씀드립니다.

 

 

 

1) 러닝머신에서 달리는 사람이 소모해야 하는 화학에너지는 두 방향으로 소모됩니다.

 

운동에너지와 위치에너지 변화로 나타내는 '역학적에너지'가 있고, 이상적이지 않은 상황에서 발생하는 '열손실'이 있습니다. 

 

단거리달리기에서도 열손실의 비중은 크지만, 계속해서 등속운동만을 하기 위한 러닝머신은 그 목적 자체가 역학적에너지 변화 없이 열손실을 계속해서 일정하게 일으키는 것인 셈입니다. 이 점은 등속으로 오랫동안 유지하는 육상 장거리달리기도 마찬가지구요.

 

 

 

2) 운동에너지라는 건 관찰자 시점만 달라지면 그에 따라 늘어났다 줄어들었다 하는 것입니다. 운동에너지의 '변화량'이 아닌 그냥 운동에너지 '크기'만을 본다면 그 값은 운동하는 사람이 소모하는 에너지량과 무관할 수도 있습니다. 가만히 서 있는 사람의 운동에너지는 정지한 관찰자가 볼 땐 0이지만 좌로 10km/h로 움직이는 관찰자가 볼 땐 0이 아닙니다. 그렇다고 좌로 움직이는 관찰자가 볼 땐 그 사람이 소모한 에너지량이 생기진 않죠. 변화량이 없으니까요.

 

 

 

 

 

이에티 wrote:

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어느 순간 러닝머신이 10km/h의 속도로 왼쪽으로 작동하기 시작함.
그와 동시에 방 안의 사람이 10km/h로 뛰기 시작함(방 바닥의 눈금을 보면서 속도 조절을 할 수 있음!).


방 안에 있는 사람 입장에서, 방의 눈금을 보면서 자기가 달리고 있음을 인지함.

즉, 방안에 있는 사람은 '자기가 소모하는 에너지 = 달리기로 소비하는 에너지 = 운동 에너지'로 계산할 수가 있음!
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>>아닙니다. 방 안에 있는 사람이 '소모하는 에너지 = 달리기로 소비하는 에너지 = 운동에너지"변화량" + 열손실량'으로 계산할 수 있음!입니다.

여기서 이에티님은 '그와 동시에 방 안의 사람이 10km/h로 뛰기 시작함'이라고 말씀하셨으므로, 정지된 관찰자가 봤을 때 방 안의 사람의 상대속도 변화는 0입니다. 맞죠?

 

 

 

 

 

 

이에티 wrote:

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지구위의 관찰자 입장에서는 방안에 있는 사람이 (지구 좌표를 기준으로) 제 자리에 있는 것처럼 보임.
(런닝머신이 왼쪽으로 작동하는 속도와 사람이 오른쪽으로 뛰는 속도가 같으므로)

그렇다면 이 경우에, 방 안에 있는 사람의 운동 에너지는 0이므로 과연 에너지 소모가 없는 것인가???

아니 이거 굉장히 이상한 일인데???

당연히 그럴리가 없음.

'방안 사람이 소모한 에너지 = 1/2 * 질량 * (런닝머신속도)^2 - 현재 운동에너지(0)'

가 되어, 위에서 계산한 결과와 똑같게 됨.
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>>아닙니다. 달린 사람이 소모한 에너지량은 [1/2 * 질량 * (달리기 전 상대속도)^2 - 1/2 * 질량 * (달리는 중 상대속도)^2 + 열손실량] 입니다. 현재 운동에너지가 0이라는 건 정지된 관찰자 입장에서 본 이야기인데 정지된 관찰자가 봤을 땐 달리기 전 상대속도도 0이었고 따라서 달리기 전 운동에너지도 마찬가지로 0이었습니다.

 

따라서 방 안 사람이 소모한 에너지 = 0-0 + 열손실량 = 열손실량 입니다 그냥.

 

 

 

 

소모한 에너지량을 계산하시려면 하나의 관찰자를 기준점으로 잡고 거기에 맞춰서 계산하셔야 하는데 관찰 기준을 중구난방으로 혼동하셔서 수식을 잘못 세우신 것입니다.