자동차 - 자동차는 현대생활의 상징이다. 자동차는 근본적으로 엔진내에서 연로를 순간적으로 연소시켜 폭발시킴으로써 피스톤의 왕복운동을 일으키고, 크랭크로 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 바퀴에 전달시켜 차를 전진시키는 도구이다. 브레이크는 바퀴를 감아쥐어 차가 정지하도록하며, 악셀레이터는 연료공급의 양을 조절하여 폭발력을 변화시켜 차의 속도를 조절토록하고, 클러치는 동력을 바퀴에 이어주고 끊는 기능을 갖는다. 기어는 톱니수의 비를 이용한 일종의 지레로 바퀴에 전달되는 동력의 크기를 조절하는 역할을 담당한다.

차를 운전하고 진행하는 도중에 갑자기 장애물이 앞에 나타나면 당황하게 된다. 그때 운전자는 브레이크를 밟아 정지할 것인가 아니면 핸들을 돌려 장애물을 피할 것인가를 순간적으로 판단해야만 한다. 사실 이런 경우에는 대부분이 경험에 의해서 판단하겠지만 계산으로 생각할 수도 있다.

고속도로 상에서는 다른차 때문에 커브를 옆으로 틀 수는 없다. 따라서 즉각 브레이크를 밟아야 한다. 다른 장애물이 없는 경우에도 가능한한 브레이크는 먼저 밟고 커브를 틀든가 그대로 직진하여 장애물과 충돌하든가 해야만 한다. 비가와서 노면이 미끄러운 경우에는 커브를 틀어서는 곤란하다. 항상 커브를 틀기위한 힘은 그대로 정지하는 것보다 2배의 마찰력을 더 필요로 하기 때문이다. 물론 이 경우, 에어 백이 설치되어 있는 차에 대하여 비교한 것이다.

어느 경우에나 브레이크를 밟아야 하는 이유는 간단하다. 움직이는 물체가 장애물에 부댈 경우 정지거리(이 경우는 차가 찌그러드는 거리)에는 큰 차이가 없으므로 속도가 2배가 되면 충격력은 4배가 되기 때문에 언제든지 속도를 줄여야 하는 것이다. 브레이크를 밟을 경우에도 조심해야만 한다. 갑작스럽게 브레이크를 최대한 밟으면 차가 미끄러지므로 타이어가 녹아서 액체막이 생겨 마찰계수가 줄어 스키드마크가 길게 생긴다. 속도가 빠를 경우에는 아무리 급해도 브레이크를 서서히 밟는 것이 정지거리를 20% 정도 단축시킬 수 있는 것이다. 또, 서서히 브레이크의 강도를 높이며 정지할 경우는 타이어와 아스팔트의 마찰계수가 0.8이지만 급작스럽게 브레이크를 밟을 경우는 정지한 타이어가 미끄러지면서 마찰계수는 0.6으로 감소한다. 하지만 급한참에 모든것을 생각할 겨를이 없기 때문에 누구나 급작스럽게 브레이크를 밟는 것이다. 따라서 위험한 곳에서는 서행하는 것이 안전운행에 최선의 방책이 되는 것이다.

자동차운전은 언제나 주의를 요하지만 운전의 테크닉은 필요한 것이다. 비탈길을 오르는 도중에 정차한 후 출발하고자 할 때, 자동기어는 문제가 없지만 스틱기어는 브레이크의 발을 바로 악셀레이터로 옮겨 가속함과 동시에 클러치의 발을 떼어야 한다. 혹은 핸드브레이크를 당긴 상태에서 출발한 후 핸드브레이크를 풀어주는 경우도 있다. 비탈길을 내려가다 보면 브레이크를 자주 밟는 사람들이 있는데 사실은 엔진브레이크를 쓰지 않는 운전습관 때문에 그렇다. 기어를 저단에 놓고 비탈길을 내려가면 브레이크를 밟지 않아도 되는 것이다.

커브길을 돌때 속도가 높은상태에서 커브 도중에 브레이크를 강하게 밟는 것도 전복의 위험이 있다. 뒷바퀴의 하중이 감소하여 마찰이 감소하므로 밖으로 미끄러지기 쉽기 때문이다. 따라서 커브길에 진입하기 전에 브레이크를 밟아야하고 커브를 반쯤 돌아 나올 때 가속하는 것이 안전하다. 커브길을 돌 때에 자동차 바퀴는 동축으로 이동하므로 바깥쪽 바퀴가 더 빨리 돌아야 한다. 이런문제를 해결하는 것이 4개의 베벨기어이다. 또, 커브길의 안전을 위해서 도로의 바깥쪽 노면을 높여 원심력에 의한 차의 튕겨짐을 예방한다. 원심력의 크기도 속도의 제곱에 비례하므로 고속으로 커브길을 도는 것은 아주 위험한 것이다. 유럽의 도로 레이스카는 엔진을 차의 중앙에 장착하는데 이는 커브를 돌 때 원심력을 줄여주기 위한 조치이다.

커브길을 돈다는 것은 차가 평면상에서 원운동을 하는 것이고, 원운동을 일으키는 힘을 구심력이라 하는데 노면과 타이어의 마찰력이 구심력역할을 하여 차가 회전하는 것이다.

미끄러운 길에서 차가 빠졌을 때, 기어를 저단에 놓을 것인가 고단에 놓을 것인가 하는 문제는 논란이 있지만 운전자 자신의 능력에 따라 기어를 놓고 출발을 하게 된다. 저단에 놓기를 주장하는 사람은 저속일 때 마찰력이 증가하는 특성에 비중을 두는 것이고, 고단에 놓기를 주장하는 사람은 회전력(토오크)을 감소시키는데 중점을 두는 경우이다. 출발시 초기 속도는 느려서 노면과 타이어의 마찰력이 최대이어야 하고, 총 회전력은 최소가 될 것이 요구된다. 따라서 두 상황이 상반되므로 적절한 선택은 운전자 자신의 문제가 된다. 회전력은 1단에서 2단으로 기어를 바꿀 때 2분의 1이 감소한다.

전방이나 후방주시는 적절한 비율로 배분하여 운전하여야 하며, 앞의 앞차를 주시할 수 있어야 하고, 추월은 완벽한 경우에만 행하고, 대형차 사이에 끼어서 소형차가 주행하는 것은 위험하다는 사실등은 계산으로 증명되지는 않지만 염두에 두어야 한다. 가끔 자가운전자가 다른 사람이 운전하는 차를 타게 되면 불안해하고 자신도 모르게 브레이크 밟는 시늉을 하기도 하는데 이는 운전습관이 다르기 때문이다. 그만큼 서로 다른 운전습관을 가진 사람들이 같은 도로상에서 운전하며 다니는 것인만큼 남을 믿고 운전하지 않는 방어운전이 필요하다.

자동차 바퀴의 크기가 차종마다 다른것에도 이유가 있다. 자동차 바퀴는 출력에 따라 결정된다. 출력이 큰 자동차는 직경이 큰 바퀴를 사용하고, 출력이 작은 차는 작은 바퀴를 써여한다. 자동차는 각기 출력이 일정하게 조절되므로 바퀴를 적정크기 보다 큰 바퀴를 사용하면 각가속도를 감소시켜 커진 바퀴에 의한 진행속도의 증가효과는 상쇄되고 만다. 또 바퀴가 커지면 무게중심이 위로 올라가므로 안정성에도 문제가 있기 때문에 설계당시 출력에 맞추어 바퀴의 크기를 결정하는 것이다.


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Posted by 다재헌
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