토크의 이해 - 회전평형

[1] 실험값

토크의 이해를 위한 실험에서는 회전평형을 찾아내는 것이 중요한 목표이다. 회전평형이란 어떤 물체가 회전하는 동안 그 물체에 작용하는 모든 힘과 토크의 합이 0이 되는 상태를 말한다. 이러한 회전평형을 이해하기 위해 실시한 실험에서는 여러 가지 실험값을 측정하고 분석하였다. 첫째로, 실험에 사용된 물체의 질량과 길이, 그리고 각 지점에서 작용하는 힘의 크기를 정확하게 측정하였다. 예를 들어, 실험에 사용된 막대는 길이가 1m이고 균일한 질량 분포를 가졌다고 가정할 때, 중심에서부터 각각 0. 5m 거리와 0. 75m 거리에서 힘을 가하였다. 이때 가해진 힘의 크기는 10N으로 설정하여, 이를 바탕으로 토크를 계산하였다. 토크는 힘과 그 힘의 작용점에서 회전축까지의 거리의 곱으로 정의되며, 이 실험에서는 각각의 힘에 대해 0. 5m와 0. 75m에서의 토크를 구하였다. 0. 5m에서 10N의 힘이 작용하면, 이 힘이 만들어내는 토크는 10N 0. 5m = 5Nm이 된다. 마찬가지로, 0. 75m에서 같은 힘이 작용하면 토크는 10N 0. 75m = 5Nm이 된다. 이러한 값들을 바탕으로 회전의 방향에 따라 소위 `시계 방향`과 `반시계 방향` 토크를 구분하여 합산하였다…