모멘트(moment) 소개, 모멘트 정리
- 모멘트 정리, 모멘트(moment)란 전공 분야에 따라 크게 2가지로 나눌 수 있다.
- 기계공학에서 모멘트(moment), 물리학(전기)에서 자기 모멘트(magnetic moment), 전기 쌍극자 모멘트(electric dipole monet)가 있다.
- 모멘트란 어떤 한 물체를 회전 시키려는 힘의 작용을 말한다. M=F x r이다.
- 모멘트는 회전 효과에 작용하는 힘뿐만 아니라 회전축, 방향, 힘이 작용되는 지점과의 거리와도 연관되어 있기 때문에 회전운동에서 모멘트는 힘과 회전축, 거리가 합축 된 합력을 모멘트라고 말한다.
- 회전하는 물체의 질량이 같더라도 그 길이나 분포도에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
- 모멘트의 값은 회전축을 중심으로 힘과 거리에 비례한다.
- 기계공학에서 모멘트와 전기공학에서 모멘트는 회전과 관련된 물리학 법칙이 공통적으로 숨어있다.
* M=모멘트, F=힘, r=거리
기계공학에서 모멘트 소개. 휨 모멘트 / 관성 모멘트 / 비틀림 모멘트 / 모멘트 / 모멘트 정리
- 기계공학적인 의미로 모멘트란 휨 모멘트, 비틀림 모멘트, 관성 모멘트가 대표적이다.
- 모멘트의 종류는 다양하다. 하지만 한 지점에 거리를 두고 회전하려는 힘을 가할 때 생기는 힘은 동일한 의미를 갖는다.
- 모멘트 정리, 휨 모멘트란 재료역학에서 많이 사용되며, 건설 / 토목 현장에서 많이 사용된다.
- 휨 모멘트란 어떤 힘이 보에 적용될 때 보를 굽히려고 하는 힘이라고 한다.
- 휨 모멘트는 벤딩 모멘트, 굽힘 모멘트라고도 불린다.
- 비틀림 모멘트란 어떤 한 축을 비틀려고 하는 모멘트를 비틀림 모멘트라고 한다.
- 비틀림 모멘트는 다른 말로 토크라고도 말한다.
- 관성 모멘트란 회전축을 중심으로 회전을 하고 있는 물체가 계속하여 회전을 유지하려는 크기를 나타낸 것이다.
- 관성 모멘트 값이 크면 클수록 각속도는 작아진다.
- 회전운동에 대한 관성을 나타내는 양을 관성 모멘트이다.
* 보(beam)란 수평 구조로 이루어진 건축에 사용되는 자재로 무게나 힘을 전달해 주는 것이다.
* 병진 운동에 대한 관성을 표시하는 양은 강체의 질량이라고 한다.
* 물체의 운동은 병진 운동과 회전 운동으로 나눌 수 있다.
* 병진 운동이란 같은 방향으로 평행하게 같은 거리로 이동하는 운동을 말한다.
* 회전 운동이란 어떤 물체가 원의 중심으로 일정한 궤도로 회전하는 운동을 말한다.
* 관성이란 한쪽 방향으로 운동하고 있는 물체는 계속 한쪽 방향으로 운동하려 하고, 정지 상태를 유지하는 물체는 계속 정지 상태로 유지하려고 하는 것이다.
* 관성의 예로, 버스가 갑자기 정지하면 몸이 앞쪽으로 쏠리게 된다.
물리학에서 모멘트 소개. 전기 쌍극자 모멘트 / 자기 모멘트
- 물리학(전기)에서의 모멘트는 어떤 도체 안에서 전기장 or 자기장이 도체에 발생할 때, 전기장 or 자기장에 의하여 도체가 얼마나 많은 회전 힘을 받느냐에 따라 정도를 표현한다.
- 전기 쌍극자 모멘트(electric dipole moment)는 +양 전하(+q)와 -음 전하(-q)로 이루어진 경우 전기 쌍극자 모멘트는 아래와 같은 공식이 발생한다.
- 전기 쌍극자 모멘트 = 전하(q) x 거리이다.
- 여기서 거리는 음 전하로부터 양 전하를 가리키는 변위 벡터양이다.
- 전하가 0이 아닌 경우, 전기 쌍극자 모멘트의 기준점에 따라 변화한다. 이런 경우 질량 중심을 기준점으로 잡는다.
- 자기 모멘트(magnetic moment)는 용어 그대로, 자기장을 만드는 단위이다.
- 자기 모멘트는 자기 쌍극자 모멘트라고도 불린다.
- 막대자석 S 극을 시작점으로 하고, N 극을 마지막 종점으로 하는 표현한다.
- 그의 크기는 막대자석의 세기에 따라 비례한다.
- 자기 모멘트는 자기장 안에서 자극의 세기와 S 극과 N 극 양 극간 길이의 곱이다.
모멘트와 관련된 주요 SI 단위
- 운동량의 단위 기호는 kg · ㎧이다. 운동량은 물체의 질량과 속도의 곱으로 나타낸다.
- 운동량 모멘트 단위 기호는 kg · ㎨이다. 운동량 모멘트는 회전하는 물체의 회전 운동 정도를 나타낸다. 물체의 질량과 회전 속도를 곱하고 회전축에서 떨어진 거리를 곱한 물리 양이다.
- 관성 모멘트 단위 기호는 kg ·㎡이다. 관성 모멘트란 회전하는 물체가 회전 운동을 유지하려는 성질이다.
- 힘의 단위 기호는 N이다. 힘이란 물체를 움직이고, 방향, 속도, 거리를 변형 시켜주는 기본 물리 양이다.
- 힘의 모멘트 단위 기호는 N · M이다. 힘의 모멘트란 토크라고도 불린다. 힘의 작용점에서 거리가 멀어질수록 회전 시키는 힘이 더 높아진다는 것이다.
*힘의 모멘트는 토크라고 불린다.
*토크는 물체를 회전 시키는 힘의 양이다.
국제단위인 SI 단위만 알아선 안된다. 미국 단위계도 숙지하고 있어야 된다.
- SI 단위만 알면 되지, 미국 단위계까지 알아야 되냐고 생각할 수도 있다.
- 미국 단위까지 알고 있어야 된다. 왜냐하면 한국에도 미국계 회사들이 많이 존재하기 때문이다.
- 외국계 회사에 종사하고 계신 분들은 주로 미국 단위계로 소통을 하기도 한다.
- 1피트(ft) = 30.48cm
- 1인치(in) = 2.54cm
- 1야드(yd) = 91.44cm
- 1파운드(lb) = 0.45kg
- 1온스(oz) = 0.028kg
- 1마일(mile) = 1.60km
- 1mi/h = 1.6km/h
*피트의 어원은 옛날 성인 남자 발 길이로 측정했다.
*인치의 어원은 엄지손가락 손톱의 뿌리 부분으로 측정했다.
*야드의 어원은 한쪽 팔을 끝까지 벌린 후 자신의 코에서 손가락 끝가지의 길이이다.
*미국 야구에서 100마일을 던지는 투수라 하면, 우리나라로 치면 야구 구속이 160km 정도를 던지는 선수이다.
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