여기 물체에 꽉 조여진 6각 너트가 있습니다

이 너트를 풀려면 너트를 반시계방향으로 돌려야 합니다

그런데 이런 너트를 손가락으로 푸는 건 쉬운 일이 아니죠

이럴 땐 스패너라는 도구를 써야 하는데요

스패너를 쓰면 적은 힘으로도 너트를 쉽게 풀 수 있습니다

왜 그럴까요? 그 이유는 스패너를 쓰는 것이 손으로 돌리는 것보다 회전

시키는 효과가 더 크기 때문입니다. 그렇다면 스패너가 손보다 회전 시키는 효과가 더 큰 이유는 뭘까요?

우선, 회전 시키는 효과를 크게 하는 물리량에는 어떤 것들이 있는지

살펴봅시다. 여기 커다란 바위가 있습니다. 이 바위를 돌리기 위해서는 지렛대가

필요한데요. 짧은 지렛대와 긴 지렛대, 어떤 것을 이용해야 할까요?

당연히 긴 지렛대가 유리합니다. 이것을 이해하기 위해서는 일의 원리에 대해

알고 있어야 하는데요. 이 원리에 따르면, 같은 힘을 지렛대에 가할 때, 힘을 가하는 거리를 길게

하면 바위에 작용하는 힘을 더 크게 할 수 있습니다.

너트를 풀기 위한 스패너도 같은 원리로 만들어진 도구입니다. 스패너의

길이가 길수록 힘을 가하는 거리는 길어지지만, 적은 힘으로도 너트를 풀

수 있게 됩니다. 이것을 정리하면 힘의 작용점이 회전 중심으로부터 멀리 떨어져 있을수록

물체를 회전시키는 데 그 효과가 크다고 할 수 있습니다.

이 말은 C필러를 통해 알아볼 건데요. 크기가 같은 두 개의 스패너를

준비하고, C필러에 힘을 가해 보겠습니다.

C필러를 회전시키기 위해 한쪽에는 10N을,

다른 한쪽에는 20N을 가해 보면 당연히 20N을 가한 스패너가

더 빨리, 더 힘차게 회전합니다. 아주 당연한 얘기겠지만, 회전시키는 효과를 크게 하려면 더 큰 힘을

가해야 한다는 뜻이겠죠. 자, 정리해볼까요? 힘이 클수록, 또는 힘의 작용점이 회전 중심으로부터

멀리 있을수록 회전시키는 효과가 크다고 할 수 있구요,

힘이 작을수록, 또는 힘의 작용점이 회전 중심과 가까울수록 회전시키는 효과가 작다고 할 수 있습니다. 회전시키는 효과의 정도는 회전 중심으로부터 힘의 작용점까지의

거리, 그리고 작용하는 힘의 크기에 각각 비례하기 때문에, 이

두 값을 곱한 값으로 어떤 상황이 더 회전시키는 효과가 더

클지 예상해 보고 비교해 볼 수 있습니다. 예를 들어볼까요? 여기에 너트를 풀기 위해 길이가 다른 두 스패너를

준비했습니다. 또 두 스패너에 각기 다른 힘을 가해 볼 건데요,

준비했습니다. 또 두 스패너에 각기 다른 힘을 가해 볼 건데요.

어떤 너트가 풀릴 가능성이 적은지, 회전시키는 효과의 크기를 비교하기 위해서는 이 두 값을 곱해서

누가 더 큰지를 비교해 보면 됩니다. 첫 번째 상황은 퓨전 중심으로부터

힘의 작용점까지의 거리가 0.3m이고, 가하는 힘의 크기가 100N이니까

둘을 곱하면 그 크기가 30N·m가 되는데, 두 번째

상황은 0.5m에 80N이니까 곱하면 40N·m가 됩니다.

즉, 두 번째 상황에 놓인 너트가 더 잘 풀리겠네요.

여기서 이 두 값을 곱한 이 값을 바로 토크라고 부르는 것입니다.

눈치가 빠른 사람들은 알아차렸겠지만, 토크의 단위는 별도의 문자를 쓰지

않고 힘과 거리를 곱한 N·m을 그대로 씁니다.

또 토크의 기호는 그리스 문자 τ(타우)와 같이 이렇게 쓰니까 꼭 기억해주세요.

토크(torque), 돌림힘 개념잡기