정말 단순하게 설명하면 무게중심으로 퉁쳐버릴 수 있긴 하지만 깊게 들어가면 좀 생각을 해봐야 하는 문제.
(가위 하나 가지고 쉽게 저 상황을 재현할수 있음. 손잡이 한쪽부분을 상위에 나머지 부분을 상아래로 벌려서 얹히고 상아래 손잡이 부분을 가위가 벌어지지 않게 당겨주면 똑같은 상황)
위에 상황이 혼동스러운건 무게중심이 상위가 아니라 상아래에 있기 때문. 무게중심이 상위에 있으면 양팔저울이나 시소처럼 생각하면 되지만 아래에 있기 때문에 조금 설명이 더 필요함. 이것도 역시나 작용선 개념을 가져와서 그냥 힘의 이동성 원리로 퉁쳐버릴수 있긴 하지만 역시나 시원한 설명이라고 하기는 힘들고 모멘트 개념으로 설명하는게 애매성이 가장 덜한 설명임.
참고로 무게중심의 물리적 정의는 그곳을 중심으로 했을때 알짜토크가 0이라는 뜻임.
일단 물리값을 고려하지 않은 자유물체도를 그리면 아래와 같음.
일단 수직항력은 작용이 있어야만 나타나는 반작용력이기 때문에 고려할 필요는 없고
초록색모멘트 - 무거운 망치의 머리부분에 의해 최종적으로 작용
파란색모멘트 - 자 자체의 무게에 의한 작용
회색모멘트 - 망치무게를 떠받치는 힘에 의해 자가 당겨진 작용
이라고 할때
회색모멘트+파란색모멘트 (시계방향 회전성분) = 초록색모멘트 (반시계방향 회전성분)
이렇게 성립되면서 정적평형상태를 유지하는 것임.
여기서의 핵심은
1. 초록색모멘트가 커야하고 그럴러면 망치의 길이를 상대적으로 길게가져 가거나 망치머리가 무거워져야 함.
2. 망치무게를 떠받쳐서 생기는 회색모멘트가 커지면 안되기 때문에 줄의 위치가 상에 가까워져야 함.
역시나 인터넷공간에서의 설명을 살펴보면 열에 열 거의 무게중심 설명으로 퉁쳐버림. 틀린건 아니지만 역시나 그 설명으로는 시원하지 않음. 포크밸런스에서 혼동을 일으키는 부분은 무게중심이 성냥개비와 컵이 만나는 지점. 직관적으로 쉽게 와닿지가 않을 것임. 그것도 이것과 마찬가지로 모멘트개념으로 설명할수 있음.
작성일 : 22-05-17 12:30
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