밸브에서의 지렛대의 원리가 궁금합니다
밸브를 잠그고 열때 긴 레버를 잡아당겨서 힘이 더적게든다고 하는데 지렛대의 원리가 적용된다고 하는데 어떻게 힘이 적게 들수잇는건가요?
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
밸브는 압력이나 유체의 흐름을 제어하기 위해 사용되는 기계적 장치입니다. 밸브의 원리 중 하나는 지렛대 원리입니다. 지렛대 원리란, 작용력을 작게 하면서 큰 움직임을 유발하는 원리를 의미합니다. 밸브에서는 작은 작용력으로도 많은 양의 유체를 통제할 수 있도록 지렛대 원리를 이용하여 구현됩니다. 밸브의 부품 중 일부인 수동 밸브 핸들은 지렛대 원리에 의해 작동합니다.
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.
레버리지의 원리는 레버 또는 기타 기계 시스템을 사용하여 작은 힘으로 물체에 더 큰 힘을 가할 수 있는 기계적 이점의 개념에 기반합니다. 긴 레버로 밸브를 잠그거나 잠금을 해제하는 경우, 짧은 레버에 비해 긴 레버를 당기는 데 더 적은 힘이 필요하다는 사실이 직관적이지 않게 보일 수 있지만 이는 레버리지의 역학으로 설명할 수 있습니다.
긴 레버를 사용하여 밸브를 잠그거나 잠금을 해제할 때는 짧은 레버에 비해 레버의 피벗 포인트(지렛대)에서 더 먼 거리에서 힘을 가하게 됩니다. 피벗 포인트와의 거리가 길어지면 적용된 힘의 작용선과 피벗 포인트 사이의 수직 거리인 모멘트 암이 더 커집니다. 모멘트 암은 밸브에 가할 수 있는 토크 또는 회전력을 결정합니다.
레버리지 원리에 따르면 밸브에 가해지는 토크 또는 회전력은 가해지는 힘에 피벗 포인트와의 거리를 곱한 값과 같습니다. 따라서 레버가 길면 가해지는 힘은 적을지라도 모멘트 암이 길수록 밸브에 가해지는 토크가 증가합니다. 따라서 적은 힘으로 밸브에 더 많은 힘을 가할 수 있습니다.
즉, 레버가 길어지면 레버에 가하는 힘은 더 작아지지만 모멘트 암이 길어져 밸브에 더 큰 토크를 발생시킬 수 있다는 기계적 이점이 있습니다. 따라서 짧은 레버에 비해 긴 레버를 사용할 때 더 적은 힘으로 밸브를 잠그거나 잠금을 해제할 수 있습니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
밸브에 레버가 없는 경우 손가락의 작은 힘을 이용해서 회전력을 주어야 하지만,
레버가 있는경우 밸브중앙부에 힘이 고정되고 먼곳에서 약간 들어올리는 힘만 적용되므로, 지렛대의 원리가 들어있습니다.
마치 맥주병을 딸 때 그냥 손으로 들어올려서 따기는 힘들고, 힘을 고정한 뒤 먼곳에서 힘을 줄 때 잘 따지는것과 같습니다.
