힘을 합하면 0인데도 왜 기울어질까요? 한 기준점에 대한 힘팔과 돌림힘을 비교하고, 무게중심이 받침면 어디에 놓이는지로 안정성을 판단합니다.
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힘의 크기뿐 아니라 어디를 미는지도 봅니다.
문을 경첩 가까이에서 밀 때와 손잡이에서 밀 때의 차이를 생각해 보세요. 은 정한 기준점 둘레로 물체를 돌리려는 효과입니다. r은 기준점에서 힘의 작용선까지 잰 수직 거리입니다.
| O 기준 힘의 위치와 방향 | 회전 경향 |
|---|---|
| 오른쪽에서 아래로 / 왼쪽에서 위로 | 시계 방향 |
| 왼쪽에서 아래로 / 오른쪽에서 위로 | 반시계 방향 |
| 작용선이 O를 지남 | 0 → 0 |
O에서 0.30 m 떨어진 곳을 막대에 수직으로 8 N 밀면 의 크기는 2.4 N·m입니다. 30 cm를 그대로 곱하지 말고 m로 바꿉니다.
밀려남과 돌아감을 따로 검사합니다.
| 정적 평형 검사 | 무엇을 합하나 | 하나만 만족하면 |
|---|---|---|
| 한 물체의 각 방향 힘 | 힘이 상쇄되어도 돌아갈 수 있음 | |
| 의 평형 | 같은 O에 대한 시계·반시계 돌림힘 | 돌림힘이 상쇄되어도 밀릴 수 있음 |
이 레슨의 물체는 처음에 정지해 있습니다. 두 조건이 함께 성립해야 정지를 유지합니다. 위아래 힘이 같은 크기여도 작용선이 다르면 두 이 같은 방향으로 더해질 수 있습니다.
를 무시하는 막대의 O 왼쪽 0.20 m에 아래로 15 N, 오른쪽 0.50 m에 아래로 6 N이 작용합니다. 받침은 O에서 위로 밀어 줍니다.
막대 자체의 가 주어지면 그 힘도 포함합니다. 이 O에 있을 때만 그 무게의 이 0입니다.
중력의 작용선이 받침 범위 안에 있는지 봅니다.
| 과 받침 힘만 있는 모형 | 판단 |
|---|---|
| 투영이 받침면 내부 | 정지 평형 가능 |
| 투영이 가장자리 | 넘어지기 직전의 경계, 여유 없음 |
| 투영이 오른쪽 바깥 | 오른쪽 가장자리 둘레로 넘어지는 경향 |
같은 모양을 기울일 때 이 낮고 받침면이 넓으면 투영이 가장자리를 벗어나기까지 더 큰 기울임을 견딜 수 있습니다. 실제 구조물에서는 미끄럼, 바람, 재료의 강도도 따로 확인해야 합니다.
무게를 무시한 수평 막대·수직 힘·한 지지점만 비교합니다. 지지력은 두 하중의 합으로 두어 알짜힘을 0으로 맞춥니다. 회전 경향 비교이며 회전 운동 계산은 아닙니다.
막대와 힘팔: 같은 길이 눈금 · 하중: 같은 화살표 축척
계산과 관찰이 다르면 빠진 힘과 측정을 확인합니다.
| 차이가 나는 까닭 후보 | 다음 확인 |
|---|---|
| 막대 자체의 를 무시함 | 막대의 무게와 위치 측정 |
| 힘을 수직으로 걸지 않음 | 추가 수직으로 매달리는지 확인 |
| 측정 오차 / 받침의 마찰 | 기준점·작용선을 재고 반복 측정 |
받침 위치는 고정하고 추의 위치만 바꿔 먼저 기울어질 방향을 예상합니다. 이상적인 평형 계산과 관찰을 비교한 뒤, 차이의 원인을 구별할 추가 측정을 제안하세요. 가상 활동만으로 실제 구조물의 안전이 검증되지는 않습니다.
같은 아래 두 물체를 단단히 묶으면, 합친 의 가로 좌표는 각 를 반영한 평균입니다. 좌표 원점을 하나 정하고 부호를 유지합니다.
무거운 물체 쪽으로 이 더 치우칩니다. xG를 구한 다음 받침면의 좌우 끝과 비교해야 여부를 판단할 수 있습니다. 두 물체를 평균내는 것이 두 기준점의 을 계산한다는 뜻은 아닙니다.
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