넷플릭스 인기 프로그램 피지컬100에서 과학의 원리를 이용하지 않아 조금 아쉬웠던 부분에 대해 이야기를 해보려고 합니다. 6화 '생의 무게'에서 엄청난 무게를 이동해야 하는 퀘스트를 주는데요. 출연진의 의도와 다르게 진행이 된 것 같아 조금 힘들게 퀘스트를 진행하지 않았나 싶습니다.
대략적인 설명만 드릴거니까 스포일러는 없습니다^^. 혹시나 해서 안보신 분도 읽으셔도 되요. 이 글을 읽고 보면 더 재미 있을거라고 생각됩니다.
생의 무게
이번 퀘스트는 참자가들이 배에 오크통 큰 것과 오크통 작은 것을 배에 싣고, 배가 모래 바닥을 이동 할 수 있게 통나무를 이용하여 배를 이동시킨 다음 아래 그림과 같은 경사면을 올라가는 퀘스트입니다.
여기서 제가 이야기하고 싶은 부분은 마지막에 배를 경사면에 올리는 장면인데요. 여기에서는 도르래를 이용하여 배를 연결하는 장면들이 나옵니다.
경사면 오르기 준비
먼저 경사면 위에 있는 밧줄을 이용하여, 배에 있는 도르래에 연결을 하고 다시 경사면 위에 있는 도르래에 밧줄을 연결을 하면 밧줄 설치가 완료 됩니다. 이렇게 연결하라는 것은 퀘스트의 진행 방법이었고요. 배의 무게가 상당하기 때문에 기존에 통나무를 이용하여 이동할 때도 출연진들은 상당히 애를 먹었었죠.
아쉬운 부분
도르래 설치를 완료를 했는데 미는 방법이 잘못되었더라고요. 다른 줄을 잡고 당기는 사람도 있었고, 옆에서 미는 사람도 있었고, 뒤에서 배를 직접 미는 사람도 있었습니다. 물론 힘이 세면 배는 올라가겠지요.
하지만 제작진의 의도는 도르래 원리를 이용하여 퀘스트를 진행하라는 것이였죠. 도르래 원리를 이용했더라면 더욱 쉽게 진행이 되었을 텐데 말입니다. 그래서 도르래원리에 대해 조금 알아볼게요.
도르래 원리
도르래의 역할은 2가지가 있습니다. 첫번쨰는 힘의 방향을 바꾸어주는 것이고, 두 번째는 힘을 절반으로 줄여줍니다.
힘의 방향을 바꿔 주는 역할을 하는 것은 고정 도르래이고, 힘을 절반으로 줄여주는 역할을 하는 것은 움직도르래입니다. 프로그램에서 보듯이 경사면 꼭대기에 달려 있는 도르래가 고정도르래이며, 배 앞면에 달려 있는 도르래는 움직도르래입니다. 여기에서 절대적으로 필요한 건 움직도르래의 역할이겠지요.
자 그러면 위에 있는 그림에서 어느 부분에서 힘을 사용해야 할까요? 맞습니다. 2번입니다. 1번이나 3번은 원래의 힘을 사용하여 배를 밀므로 힘의 이득을 볼 수 없습니다. 그러므로 2번위치에서 줄을 아래방향으로 잡아당기면 절반의 힘으로 배를 위로 올릴 수 있습니다.
과학을 배우신 분이라면 여기서 의문을 가질수 있습니다. 힘은 보존이 되는데 어떻게 그냥 절반으로 힘이 줄어들 수 있느냐인데요. 역시 대단하십니다. 여기에서 우리가 빼먹은 것은 이동거리입니다. 움직도르래를 이용해서 힘이 절반으로 줄었지만 이동거리는 두배로 늘어나게 됩니다. 원래라면 10cm 이동할 거리를 20cm 이동시켜야 한다는 것이지요.
그러나 이번 퀘스트에서 중요한 것은 힘입니다. 이동거리가 늘어난다고해서 큰 문제가 되지 않지요. 거중기의 원리와 똑같습니다. 피지컬100을 시청하는 동안 문득 이런 생각이 들어서 글로 몇 자 적어보았습니다.
그 밖에
그 밖에 생각난 것이 하나 있었는데, 마찰계수였습니다. 이 글이 엄청난 공부에 대한 글이 아니므로 상세히 적지는 않겠습니다. 배 바닥면과 지면이 닿는곳에 마찰력이 발생합니다. 그러한 마찰력을 줄여주는 것도 배를 경사면 위로 올리는 데에 도움이 됩니다. 그래서 3번 자리에서 배를 들어주면 마찰계수가 줄어들어, 조금 더 쉽게 배가 경사면을 오를 수 있습니다.
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