축바퀴

매머드의 몸치장

매머드를 목욕시킬 때 가장 큰 골칫거리는 물가로 데리고 가는 일과 털을 말리는데 시간이 많이 걸린다는 것입니다. 특히 털을 말릴 때 날씨가 계속 나쁠 경우에 문제는 아주 심각해집니다.

그래서 나는 매머드의 엄니를 다듬을 때 일어났던 일, 특히 매머드가 휘두르던 통나무 끝의 모습을 참고로 해서 건조기를 발명했습니다. 먼저 튼튼한 축의 한쪽 끝에 긴 바큇살을 방사형으로 달고 그 끝에 깃털을 묶어 놓았습니다. 그리고 다른 쪽 끝에는 짧은 발판을 방사형으로 붙였습니다. 동력을 공급하는 것은 일꾼들입니다. 그들이 높은 대에서 짧은 발판 위로 차례차례 뛰어내리면 이들의 체중이 미치는 힘으로 축이 돌아갑니다. 축의 다른 쪽 끝에 있는 바큇살은 발판보다 길기 때문에 깃털 달린 끝이 빨리 돌아 계속해서 바람을 일으키게 됩니다.

한 번은 어떤 친구 하나가 사람 대신에 흐르는 물을 이용하는 것이 좋지 않겠느냐고 제안을 하기에 나는 그것은 어리석은 생각이라고 자신 있게 말했습니다. 그 이유를 여기에 적을 필요는 없겠지요.

내가 털 건조기 1호를 만들었던 마을에서 매머드의 엄니 모양을 교정하는 별난 치장이 유행하기 시작했습니다. 매머드에게 눈 가리개를 씌우고 엄니를 로프로 묶어 기둥이나 큰 나무 앞까지 끌고 갑니다. 그런 다음 로프 끝을 강력한 로프 감는 기계의 몸통에 묶습니다. 이 기계는 성능이 어찌나 좋은지 일꾼들이 몸통에 붙어 있는 긴 손잡이를 돌리면 엄니가 그 자리에서 곧게 펴지게 되더군요. 엄니를 그 상태로 유지하기 위해서는 자주 교지 가게에 다녀야 했기 때문에 이 장사는 제법 수지가 맞습니다. 그러나 그것도 한때 뿐이었습니다. 교정된 엄니 때문에 매머드가 문을 드나드는 데에도, 또 숨 쉬는 데에도 불편을 느껴서 이 유행은 곧 사라져 버렸습니다.

 

회전하는 지레

상하 운동이나 왕복 운동을 이용하는 기계도 꽤 있지만 대부분의 기계는 회전 운동을 이용한다. 이들 기계에는 바퀴가 달려 있는데 이것이 길을 굴러가는 바퀴만을 뜻하는 것은 아니다. 바퀴만큼이나 중요한 기계 장치로 축바퀴가 있으며 이것은 힘을 전달하는 데 쓰인다. 축바퀴는 축에 바퀴가 달린 형태의 것이 많은데 때로는 그렇지 않은 것들도 있다. 그러나 형태야 어떻든 모두 고정된 중심점의 둘레를 돌면서 회전하는 지레의 구실을 한다.

축바퀴의 중심은 회전하는 지레의 받침점 구실을 한다. 바퀴는 지레의 바깥 부분에 해당하고 축은 중심에 가까운 안쪽 부분이다. 매머드 건조기의 경우, 깃털이 바퀴에 해당하며 짧은 발판이 축의 구실을 한다. 로프 감는 기계에서는 몸통이 축이고 손잡이가 바퀴에 해당한다.

이러한 장치가 돌 때 바퀴는 축보다 먼 거리를 움직이지만 힘은 훨씬 작다. 로프 감는 기계의 경우 바퀴의 작동력이 축에 미치면 축은 바퀴보다 더 큰 힘으로 돌아간다. 대부분의 기계는 축바퀴를 써서 이처럼 힘을 크게 한다. 매머드 건조기의 경우는 축을 돌려서 바퀴가 축보다 빠른 속도로 돌게 만든 것이다.

 

축바퀴는 어떻게 힘을 크게 할까?

빗면이나 지레에서처럼 움직이는 거리가 길어지면 힘은 더 적게 든다.

여기에서 축이 움직이는 거리는 바퀴보다 짧지만 힘은 더 강력하다.

 

축바퀴의 이용

-스크루드라이버 : 스쿠루드라이버의 손잡이는 단지 쥐기 좋게 해주는것 이상의 기능을 발휘한다. 돌아가는 힘을 더 크게 해서 나사 홈에 전달하는 것이다.

-통조림 깡통 따개 : 통조림에 붙어 있는 깡통 따개는 센 힘으로 금속 띠를 떼어 낼 수 있게 한다.

-자동차 핸들 : 운전자의 손 힘을 증폭시켜 축을 돌려주므로 조향 장치가 힘차게 작동한다.

-돌보 송곳 : 손잡이가 중심에 있는 송곳날보다 크게 움직이므로 송곳이 손잡이보다 큰 힘으로 돌아간다.

-스패너 : 스패너의 한쪽 끝을 돌리면 다른 쪽 끝에 있는 볼트에 센 힘이 걸려서 볼트를 꽉 조여준다.

-수도 꼭지 : 손잡이가 손 힘을 증폭시켜 수도꼭지 안에 있는 와셔를 나사로 세게 죄어서 물이 새는 것을 막아준다.

-물레방아 : 역사적으로 가장 오래된 물레방아는 기원전 1세기 경 그리스에서 만들어졌는데, 그것은 수평으로 돌아가는 물레방아였다. 그 후 수직으로 돌아가는 물레방아가 나오면서 크게가 커져 더 큰 힘을 이용할 수 있게 되었다. 물레방아는 축바퀴의 원리에 따르며 겉에 있는 물레바퀴에 떨어지는 물의 힘을 이용해 중심축에 센 회전력을 일으킨다.