*2003년 11월 25일에 쓴 글입니다.


왜 그럴까?

물론, 손잡이를 경첩 가까이에 다는 바보같은 시공자는 없다. 그런데 경첩 가까이에 달면 안되는 걸까?

- - 달아도 된다! 손잡이의 위치에 관하여 그 어느 누구도 따질 수 없다.

그러나 그렇게 달면 문을 열기 힘들 것이다.

사람들은 편한 것을 찾는 경향이 있기 때문에 바깥쪽에 다는 것이다.

왜 더 편할까?

똑같은 힘으로 밀어도 바깥쪽에서 미는 것이 더 쉽다 - 즉 힘이 덜 든다

물리학자들은 이런 현상을 설명하기 위해서 "토크"라는 개념을 만들었다. 토크는 회전을 만드는 원인인데 회전하기 위해서 "힘"과 "축에서 어긋난 방향"이 필요하다.

예를들어, 문을 열 때 경첩 방향으로 밀면 절대 열리지 않을 것이다. 경첩의 반대 방향으로 잡아당겨도 절대 열리지 않을 것이다.

그러나 경첩 방향이 아닌 다른 방향으로 밀면 아무 방향으로나 밀어도 잘 밀릴 것이다.

토크는 힘의 크기에도 관계된다. 문을 더 큰 힘으로 밀면 더 빨리 회전할 것이다. (당연히!)

이 토크와 "각운동량 보존 법칙"을 이용해서 자전거가 넘어지지 않고 잘 굴러가는 이유라든가, 인공위성의 자세 제어 방법, 피겨 스케이팅이나 체조 선수들이 멋있게 회전할 수 있는 이유등등을 설명할 수 있다.

"각운동량"이라는 건 물체의 회전을 멈추기가 얼마나 어려운지를 말해주는 값인데, 물체의 회전 속도와 물체의 회전 반경, 물체의 질량과 관계가 있는 양이다.
빨리 돌 수록, 회전 반지름이 크게 돌 수록,  질량이 클 수록 멈추기 힘들다는 사실은 경험적으로 잘 알고 있을 것이다.

각운동량을 변하게 하기 위해서는 "토크"를 작용해야 한다. 즉, 각운동량이 변했다면 이 물체에 토크가 작용했다는 사실을 알 수 있는 것이다.
by snowall 2006. 12. 15. 00:19