역학적 이득(Mechanical advantage)과 손실(Loss)은 물리학 및 역학에서 자주 다루는 개념으로, 주로 간단한 기계(지레, 기어, 풀리 등)의 성능과 효율성을 평가할 때 사용됩니다.
역학적 이득
Mechanical advantage
지난 글엔 1종 지레 2종 지레 3종 지레 총 3가지 유형의 지레에 대해 어느 정도 설명해 드렸습니다.
여기서 이제 역학적 이득이라는 걸 알아봅시다.
쉽게 설명해 드리기 위해서 위치에 따라 어떤 성향성을 가지는지 알아보는 겁니다.
2종 지레에 대해 설명을 다시 드리자면
항상 축을 중심으로 생각을 해보시면.
축하고 먼 쪽은 (힘)을 역학적 이득을 취할 수 있습니다.
그럼 중량이 아무리 무거워도 축하고 먼 쪽에서 내는 힘은 쉽게 중량을 이겨낼 수 있는 힘을 만들게 되는 것이죠.
그래서 사진처럼 적은 내적 힘만으로도 큰 중량을 쉽게 들 수 있습니다.
그럼 2종 지레는 이렇게 이득만 보는 걸까요?? 아닙니다
반대로 축하고 2종 지레는 역학적 손실(Mechanical Loss)이 어떤 게 생길까요?
속도와 거리에 대한 역학적 손실이 일어나게 됩니다.
그러면 중량(Load) 쪽에 역학적 손실은 힘에 있지만 이동거리가 짧아져 속도도 빨라집니다.
중량(Load) 쪽에서 많은 힘을 내야 내적 힘 위치를 빠르게 사진에 나온 이동거리를 적은 시간만으로 빠르게 이동시키는 것이죠. 이게 이제 3종 지레입니다.
자 그럼 2종 지레와 반대인 3종 지레를 보면
이렇게 여기서 "휘적휘적" 만 해도 물고기는 아주 큰 거리를 빠르게 움직여야 하는 상황이 오게 됩니다.
그래서 물고기는 저희가 조금만 이동거리를 움직여도 많은 움직임을 같은 시간에 빠르게 많은 이동거리를 끌려가는 상황이 만들어져 힘이 빠져서 잡히는 게 낚시 방법이죠.
1종 지레에 대해 이제 간략히 설명드려보겠습니다.
1종 지레는 시소를 생각해 보시면 됩니다.
같은 60kg인 사람이 똑같은 길이인 시소에 똑같은 위치를 탑니다.
그러면 재미있게 시소를 즐길 수 있습니다.
하지만 중량이 한 명은 30kg, 다른 한 명은 60kg 면 서로 다른 아이가 시소를 타고 놀면 시소를 즐기기 쉽지 않을 겁니다.
그전에 역학적 이득을 알게 된 저희에겐 아주 쉬운 접근이 될 거 같네요
거리가 멀어질수록?? 힘에 대한 이득을 받는다 했습니다. 즉 중량이 되겠죠?
그럼 이 아이들이 재미있게 놀기 위해서는 30kg인 아이가 뒤로 축과 더욱 멀어지면? 힘적인 이득을 가지게 되어 행복하게 놀 수 있습니다~
정리하자면
이득:
축과 가까운 쪽 - 거리와 속도
축과 먼 쪽 - 힘
손실:
축과 가까운 쪽 - 힘
축과 먼 쪽 - 거리와 속도
이그림을 쉽게 보고 외우실려면
저항(Load)은
1종 지레에 1번째에 위치해 있고
2종 지레에서는 Load가 2번째
3종 지레에서는 Load가 3번째 위치해 있습니다.
이렇게 저항위치와 지레에 위치도 같다 생각하시면 될것 같습니다 ^^