많은 독자들이 가열찬 의지로 책을 열었다가 급격하게 의지를 상실하게되는 부분이 ‘힘의 모멘트’ 부분이다. 나를 포함해 이 책에 관심을 갖고 구입한 대부분의 공연 기술인들은 공학이나 수학과 담을 쌓고 살았던 사람들일 것이다. 사전 지식없이 이 부분을 처음 접하게 되면 두통과 어깨 근육통을 느끼며 책을 덮게 된다.
모멘트는 무슨 뜻일까?
나는 배움이 느린 학생이었다. 수학이나 과학, 기술 과목 등을 공부할때 이해가 되지 않으면 당최 다음 장으로 나아갈 수 없는 성격때문에 수학, 과학을 포기했다. 학창시절, 이 과목들은 외워야 하는 과목이었지 이해하는 과목이 아니었기 때문이다. 그렇게 나도 수포자가 되었다. 이해가 되지 않아 진도를 나갈 수 없었던 것이 배움에 흥미를 잃게 했던 것이다. 새로운 지식이나 새로운 용어를 처음 접했을때 그 말에 뜻이라도 이해할 수 있다면 반은 성공한 것이다.
모멘트(Moment)
모멘트는 무슨 뜻일까? 모멘트(moment)를 사전에서 찾아보면 ‘순간, 때’라는 뜻과 함께 ‘중요성(importance)’이나 ‘결과(consequence)’라는 뜻이 있다. 즉 힘의 분포로 인한 결과 혹은 중요도라는 의미에서 확장해 생각해보면, 힘이 분포한 결과 그 비율, 효율 등으로 이해할 수 있다.
물리학에서 모멘트는 회전력을 말한다. 힘의 분포에 따라 고정점이나 무게 중심과의 관계로 물체가 회전하는 결과를 가져온다. 수식은 회전 중심점에서 떨어진 거리와 그 거리에서 작용하는 힘을 곱한 값으로 표현한다. 그런데 어느날 ‘토크(Torque)와는 뭐가 다를까?’라는 생각이 들었다. 토크도 회전 중심으로 부터의 거리와 그 거리에서 수직으로 작용하는 힘을 곱한 것으로 정의한다.
토크도 회전력이라고 한다. 이 두 개념은 그 뉘앙스가 약간 다르다. 모멘트(Moment)는 물체를 회전시키는 힘의 상태라면, 토크(Torque)는 물체는 회전시키는 힘의 크기라고 할 수 있다. 모멘트는 정지한 물체나 구조의 힘의 분포를 파악할때 사용하고 토크는 물체를 회전시키기 위한 힘의 크기를 구할때 사용한다. 예를 들어 책상 위에 있는 사각 필통을 손가락 하나라 밀어 움직이려 할때 필통의 무게중심과 힘을 주는 점의 운동 방향과 나란하다면 필통을 회전시키지 않고 밀 수 있다. 하지만 무게중심과 힘의 작용점이 나란하지 않으면 필통은 회전하게 된다.
- 회전 기준점
- 작용하는 힘의 크기(Newton)
- 기준점에서 힘의 방향과 수직으로 떨어진 거리(meter)
- 기준점에서 반시계 방향으로 작용하는 모멘트는 음수로, 시계방향은 양수로 계산한다.
아래 그림에서 P를 기준점으로 한 모멘트의 합을 구한다면,
<참고>
- Mechanics Map: moments
- Bitesize: moments
- Doddle Science: moments
- Fuse School: moments
- Khan Academy: torque
- Newcastle University: moments
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