▶  무게와 무게중심

 
 

 
 

왜 원숭이처럼 되지 않을까?

원숭이는 멀리 있는 것을 잡을 때마다 꼬리를 뒤로 뻗어서 무게중심을 옮기거든. 그런데 넌 꼬리가 없으니까 안되지.

무게중심? 그게 뭔데?

먼저, 무게부터 간단히 알려줄게.

모든 물체는 물질로 이루어져 있지. 그리고 물질은 질량이라는 성질을 가져.

그런데 질량을 가진 물체들은 서로 끌어당기는 힘을 발휘한데. 하지만 그 힘은 적어도 하나의 물체가 질량이 아주아주 클 때에나 느낄 수 있데. 예를 들어 지구. 그래서 지구 상의 물체들은 지구가 끌어당기는 힘을 느낄 수 있지.

 

 

그래서 지구상의 물체들은 아래로 끌어당겨지는 구나.

맞아. 지구상에 있는 어떤 물체에 작용하는 지구의 끌어당기는 힘을 지구중력이라고 해. 그리고 어떤 물체에 작용하는 지구중력의 크기를 무게라고 하지. 그러니까 무게는 힘인 거야.

막대의 중앙에 실을 매고, 천정에 실을 매달아. 그런 다음 한 물체를 막대의 한 쪽에 실로 매달면, 물체에 작용하는 지구중력 때문에 막대의 한쪽에 아래로 힘이 가해지지. 이때 막대는 한 점에 고정되어 있으니까 그 점을 중심으로 회전하는 거야. 즉, 그 쪽이 기우는 거야.

 

 

물체를 매다는 대신 물체에 작용하는 지구중력의 크기(무게)와 같은 힘을 가해도 똑같은 일이 일어나지. 무게도 힘, 가한 힘도 힘이니까.

 

 

둘 다 같은 힘이니까 막대는 구분을 못하겠네.

양쪽이 균형이 맞아서 어느 쪽으로도 기울지 않은 것을 수평이라고 했지. 막대에 받침점을 기준으로 같은 거리에 있는 점에 같은 크기의 힘을 가하면, 오른쪽 힘은 막대를 시계 방향으로 돌리려고 하지. 반면, 왼쪽 힘은 막대를 시계 반대방향으로 돌리려고 하고. 받침점으로부터 같은 거리에 있고, 같은 크기의 힘이라면 두 힘의 효과가 서로 상쇄되어, 막대는 수평을 그대로 유지하게 돼.

 

 

이제 막대와 양쪽에 달린 두 물체를 모두 합해 하나의 물체라고 생각해봐. 물체에 시계 방향으로 돌리려고 하는 힘과 시계반대 방향으로 돌리려고 하는 힘이 있는 데도 수평을 이루고 있지. 즉, 받침대를 중심으로 오른쪽 무게에 의해 시계 방향으로 돌려고 하는 경향과 왼쪽 무게에 의해 시계 반대방향으로 돌려고 하는 경향이 서로 상쇄되어 수평을 이루고 있지. 이렇게 어떤 점에 받쳐놓았을 때 물체가 수평이 되면 그 점을 무게중심이라고 하는 거야.

'무게중심에 받침대를 놓거나, 실을 매어 매달면 어느 쪽으로도 기울지 않고 수평을 이룬다'는 거야?

그렇지.

모양과 굵기가 일정한 물에의 경우에는 무게중심이 물체의 중앙에 있어.

 

 

물체의 모양과 굵기가 일정하지 않은 물체의 경우에도 무게중심에 받침대를 놓으면, 받침점을 중심으로 양쪽에 작용하는 무게 때문에 시계 방향으로 돌려는 경향과 시계 반대 방향으로 돌려는 경향이 서로 상쇄되는 거야. 이때에는 무게중심이 무거운 쪽에 더 까까이 있지.

 

 

그렇다면 코달이와 코달이 아빠가 시소를 탈 때도 같은 일이 일어나는 거겠다. 코달이 아빠가 코달이에 비해 무거우니까, 코달이와 코달이 아빠, 그리고 시소를 한 물체로 보면, 무게중심이 코달이 아빠에게 더 가까이 있겠지. 그러니까 받침점을 코달이 아빠 가까이 놓아야 수평이 맞는 거구.

 

 

그러면 원숭이가 꼬리를 펴면 넘어지지 않는 것도 꼬리를 오므리고 있을 때에 비해 무게중심의 위치가 달라지기 때문인가?

나는 발바닥을 땅에 대고 서있지. 발바닥 면이 내가 수평을 잡도록 지탱해주지. 내가 팔을 뻗으면 무게중심이 내 발바닥 면보다 앞쪽으로 가. 그러면 나는 앞으로 고꾸러지겠지. 그 전에 꼬리를 펴는 거야. 그러면 무게중심이 다시 내 발바닥 면 위에 있게 돼. 무게중심이 바닥면 위에 있으면 넘어지지 않고 있을 수 있어. 그래서 맛있는 바나나를 안전하게 가져오지. 냠.

 

 

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