매머드의 무게
매머드를 최종 목적지로 보내기 전에 수행해야 할 특정 작업이 있습니다. 체중을 늘리는 것입니다. 다행히 한 마을에서 그 과정을 직접 볼 수 있었다. 큰 돌 위에 통나무를 놓고 통나무 한쪽 끝에 매머드를 놓습니다. 매머드가 균형을 잡고 앉자 이번에는 마을 사람들이 반대쪽 끝으로 기어오르기 시작했습니다. 처음에는 움직이지 않던 통나무가 몇 사람이 올라가자 조금씩 움직이기 시작했다. 통나무가 마침내 땅과 수평이 되었을 때, 사람들은 통나무에서 내려와 그들의 무게를 합쳤고, 그 합은 매머드의 무게였습니다.
이때 광장 반대편에서 같은 크기의 매머드가 무게를 재려고 하는 것을 보았다. 그러나 이전 일지에 있던 것보다 사람이 적었습니다. 잘 안될 것 같다는 생각에 지켜보더니 사람들이 매머드가 기어오르던 쪽 통나무 쪽으로 돌을 더 가까이 옮겼다. 그리고 매머드를 한쪽 끝에 놓고 사람들은 다른 쪽 끝에 올라갔습니다. 놀랍게도 로그는 점차 평준화되었습니다. 사람의 무게를 곱한 받침점까지의 거리가 받침대에서 매머드까지의 거리를 곱한 매머드의 무게와 같다는 것을 나중에 알게 되었습니다.
이 놀라운 이론을 확인하기 위해 계산을 하던 중 갑자기 비명 소리가 들렸습니다. 재빨리 돌아보니 한 소년이 하늘로 치솟고 있었다. 통나무를 오르던 사람들이 하나, 둘, 셋을 동시에 뛰어내렸지만 소년만 머뭇거리다가 하늘로 던져졌다. 언젠가는 도움이 될 수 있기 때문에 이 상황을 기록해 두었습니다.
레버의 원리
위에서 통나무는 지렛대 역할을 합니다. 즉, 받침점이나 중심점에 놓인 막대를 의미합니다. 레버의 한쪽을 누르거나 올리면 레버가 움직이고 다른 쪽 끝이 필요한 작업을 수행합니다. 이때 가해지는 힘을 작용력이라 하고, 레버가 반대쪽 끝에서 들어 올리는 하중 또는 저항을 하중이라고 합니다.
레버에서 힘이 가해지는 위치는 힘의 크기만큼이나 중요합니다. 받침점에서 멀어질수록 하중을 움직이는 힘은 작아지고 하중을 들어올리기 위해 작동력을 가해 이동해야 하는 거리가 길어집니다. 비스듬한 평면과 마찬가지로 거리 증가 비용은 힘이 적습니다. 반대로 힘을 많이 줘서 거리를 줄이는 효과를 이용하는 레버도 있다.
레버에 작동력이나 하중이 가해지면 레버가 움직이는 거리는 힘이 가해지는 지점이 받침점에서 얼마나 떨어져 있는지에 따라 결정됩니다. 레버의 작동력과 하중의 원리에 따르면 작동력에 받침점과 받침점 사이의 거리를 곱한 값은 하중에 받침점과 하중점 사이의 거리를 곱한 것과 같습니다.
받침점이 중앙에 있는 경우
작동력과 부하가 받침점에서 같은 거리에 배치되어 있으면 레버가 수평이 되면 작동력과 부하가 동일하고 둘 다 같은 거리를 위아래로 움직입니다.
오프 센터 받침점
받침점에서 작동력까지의 거리는 부하까지의 거리의 두 배입니다. 작동력은 부하가 이동한 거리의 두 배로 이동하지만 부하의 절반이면 작동력의 크기에 충분합니다.
제1종에 속하는 레버
기본적으로 세 가지 유형의 레버가 있습니다. 1등급 레버의 경우 지지점은 항상 작동력과 하중 사이에 있습니다. 받침점이 중앙에 있을 때 작동력과 하중은 받침점에서 등거리에 있고 크기도 같습니다. 따라서 사람의 무게는 매머드의 무게와 같습니다.
그러나 사람들이 매머드보다 받침점에서 두 배 멀리 떨어져 있다면 매머드를 들어 올리는 데 필요한 인원의 절반이면 충분합니다. 그리고 사람이 매머드보다 받침점에서 세 배 멀리 떨어져 있다면 필요한 사람의 수는 1/3만 필요합니다. 이러한 방식으로 레버는 하중에 작용하는 힘을 증가시키는 역할을 합니다.
이런 종류의 저울은 매머드의 무게를 재는 이 레버가 균형 방법을 사용하기 때문에 저울이라고 합니다. 레버가 멈출 때 작동력은 하중의 균형을 이루고 작동력은 하중의 무게입니다. 대부분의 다른 유형의 레버는 물체를 이동하는 데 사용됩니다.