빨래집게에서 힘점과 작용점을 알려주세요.

[바람결]

안녕하세요?

지레를 이용한 도구의 힘점과 작용점에 대해 가르치다가 빨래집게에서 의문이 드는 것이 있어 질문 올립니다.

위의 지레 그림을 보면 1번이 힘점이고 2번이 작용점임을 알 수 있습니다.

지레는 보통 작은 힘으로 큰 회전력을 주어 물체를 움직이는데 쓰는데요,

자세히 보면 힘점에서 큰 회전력을 주어 작용점에서의 반대방향의 회전력을  상쇄시켜 물체를 이동시킴을 알 수 있습니다.

빨래집게에서 보통 4번이 힘점이고, 6번이 작용점으로 가르치는데요..

문제는 그럴 경우 4번의 힘점에서 회전력을 주었을 때, 6번의 작용점과는 전혀 상관없다는 것입니다.

즉, 6번에서 힘점의 회전력에 대한 저항이 없다는 것이지요.

오히려 4번의 힘점에 대한 반대 회전력은 5번 지점에서 용수철이 주고 있다는 것입니다.

즉, 5번 지점의 용수철의 회전력 보다 큰 회전력을 4번 지점에 힘을 주어서 빨래집게를 벌리는 것이죠.

따라서 4번의 힘점에 대한 작용점은 6번이 아니라 5번이 되어야 할 것 같은데, 님들의 생각은 어떠신지요?

또 하나, 물체를 잡는 경우 6번이 작용점이 됩니다.

이 때 6번의 작용점은 빨래집게를 벌리는 쪽으로 작용합니다.

따라서 이 때의 힘점의 역할은 4번이 아니라 5번 지점에서 용수철이 준다고 여겨집니다(빨래집게를 집는 방향으로 회전력을 줌).

단순하게 보았던 빨래집게가 실제로는 단순하지 않은 것 같네요.

제 생각이 맞는지 고수님들의 검토 부탁드립니다.

좋은 주말 되세요. ^^

[바람결]

5번에서 용수철이 주는 힘은 반대방향의 회전력을 주는데, 4번의 힘이 그 회전력을 이기고 빨래집게를 벌린다는 의미예요.

[카르마]

흥미롭네요~ 저도 바람결님 생각과 같습니다.

[물리엿~]

오 ..한번도 생각해본적이 없는문제내요 ~ 제 생각은 6번이 작용점이 맞는것 같습니다. 빨래집게에서 용수철의 역할은 위에 먼저 제시된 시소에서 물체의 역할을 한다고 생각됩니다. 즉 '용수철이 미는힘->빨래집게가 다무는힘(?)'으로 되어서 집게쪽으로 벌릴려면 토크 'R*F'에서 R이 작다보니 힘 F가 많이 필요해지기 때문에 긴 집게 손잡이를 이용하는 것이라고 생각됩니다. 따라서 집게손잡이쪽이 힘점, 중간 접합부가 받힘점, 집게쪽이 작용점이 맞는것 같습니다..

[물리엿~]

집게의 구조나 목적상 용수철은 빨래집게를 다무는 힘을 만들어주기위한 구조이고, 빨래집게의 다문곳을 쉽게 벌리기위해서 지레의 원리가 사용되는 것이 맞는것 같습니다. 또한 용수철의 힘이 작용하는 곳은 5번지점 뿐만 아니라 용수철이 집게에 접하고 있는 모든곳에서 힘이 작용하기 때문에 5번지점만이 작용점이 될 수 없게 됩니다. 물론 집게 손잡이와 용수철과의 관계를 살펴본다면 당연히 용수철을 잘 변형시키기 위해서 2종지레의 원리를 사용하겠지만(대신 작용점이 넓음.) 빨래집게에서는 이 둘사이의 관계보다는 용수철은 단지 다무는힘을 만들어주는 역할(위 시소에서 올려진 물체의 역할)로 보는 것이 맞다고 생각됩니다.

[바람결]

답변 달아주신 모든 분께 감사드립니다. 작용점이 물체에 힘을 가하는 곳이라면 집게 부분이 작용점이 되는 것이 맞을 듯 합니다. 하지만 힘점과의 연관성은 설명할 수가 없을 듯 하네요. 좋은 의견 감사합니다. ^^