모멘트

모멘트 : 돌리려고 하는 힘; 우력(Couple Force)
​관성모멘트 : 모멘트에 의해서 일관되게 움직이려는 성질

모멘트의 개념을 알아보기 위해 다음과 같은 상황을 가정해 보도록 합니다.
무중력상태에 젓가락이 수평으로 한개 놓여있습니다. 이 젓가락의 가운데를 손가락으로 아래서 위로 튕기면 위로 날아갑니다. 그런데 만약에 젓가락 왼쪽끝은 아래로 때리고 오른쪽 끝은 위로 때리면 반시계 방향으로 돌게됩니다.

후자의 경우 분명히 힘을 주었지만 힘의 크기를 나타내면,

(아래힘) + (위힘) = 0

이 됩니다. 분명히 힘을 안준것은 아닌데 합력은 0이 되고, 나무젓가락의 중심은 움직이지 않으니 가속도도 0 이 됩니다.

문제는 회전입니다!
물체를 회전하게 하는 힘을 표현하기 위해서, 이제는 돌리는것도 힘의 일종인 '모멘트'라고 부르고. 그 크기를 한번 정의해 보도록 합니다.

지금 드라이버로 벽에 박혀 있는 나사못을 빼려고 합니다. 나사못이 너무 짱짱해서 빠지지 않는다고 하면, 나사못을 빼기 위한 힘을 어떻게 표현 할 수 있을까요.

지금까지 배웠던 힘의 개념만 사용하면, 나사못을 어느 방향으로는 당기는 수밖에 없습니다. 그냥 당겨서 그 나사못을 빼려면 너무 큰 힘이 필요하게 됩니다. 나사못을 빼려면 모멘트를 써야죠!

그렇다면 모멘트를 주는 기구를 만들어보도록 하겠습니다...
드라이버를 나사머리에 붙입니다. 그리고 그 드라이버에 직각으로 나무젓가락을 엮어서 볼품사나운 모멘트공구를 하나 만듭니다. 그리고 나무젓가락의 양 끝에 서로 반대방향의 힘을 줘서 돌리면, 모멘트가 나사에 전달되어서 빠질 수 있게 됩니다.

나무젓가락에 커플힘을 점점크게 줘서 나사못이 움직이기 시작했을때의 서로 반대방향의, 작용점이 다른, 두개의 힘이 F 라고 하면 그 크기를 정하는 방법에 대한 공식을 유도해 볼 수 있습니다.

같은 크기의 힘이라고 해도 나무젓가락이 길다면 그 모멘트는 그 길이에 비례해서 커지게 되고, 같은 길이라고 해도 모멘트는 힘의 크기에 비례하므로 아래와 같은 형태의 식이 됩니다.

(모멘트)  = (힘) * (거리)

시소에 몸무게가 두배인 사람이 앉아도 가벼운 사람이 더 뒤쪽에 앉으면 평형이 될 수 있는것과 같은 원리입니다.

더 깊은 내용은 "동역학" , "정역학" 등의 서적을 참고하시기 바랍니다.

Ref. http://kin.naver.com/open100/detail.nhn?d1id=11&dirId=1114&docId=165342