토크

토크 (torque, 모멘트, 회전력)는 물체를 회전시키는 경향을 나타내는 물리량이다. 힘이 물체를 선형으로 가속시키는 것처럼, 토크는 물체의 각가속도를 발생시키는 원인이 된다. 쉽게 말해, 물체를 비트는 힘이라고 생각할 수 있다.

정의 및 단위

토크는 힘과 회전축으로부터의 거리의 곱으로 정의된다. 수학적으로는 다음과 같이 표현된다.

τ = r × F

여기서,

• τ (tau)는 토크 벡터
• r은 회전축에서 힘이 작용하는 지점까지의 위치 벡터
• F는 힘 벡터
• ×는 외적 기호

토크의 SI 단위는 뉴턴-미터 (N·m)이다.

토크의 응용

토크는 일상생활 및 다양한 산업 분야에서 널리 활용된다. 몇 가지 예시는 다음과 같다.

• 엔진: 자동차 엔진은 연료를 연소시켜 크랭크축에 토크를 발생시키고, 이를 통해 바퀴를 회전시켜 차량을 움직인다. 엔진의 성능은 흔히 토크와 마력으로 평가된다.
• 렌치: 볼트나 너트를 조이거나 풀 때 렌치를 사용하는데, 이때 렌치에 가해지는 힘과 렌치 핸들의 길이의 곱이 토크를 발생시켜 볼트나 너트를 회전시킨다.
• 기어: 기어는 토크를 전달하고 변환하는 데 사용된다. 기어비를 통해 토크를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
• 모터: 전동기는 전기 에너지를 사용하여 회전축에 토크를 발생시키고, 이를 다양한 기계 장치에 전달하여 작동시킨다.

토크와 관련된 용어

• 최대 토크 (Peak Torque): 엔진이나 모터가 낼 수 있는 가장 큰 토크 값.
• 토크 곡선 (Torque Curve): 엔진 회전수(RPM)에 따른 토크의 변화를 나타내는 그래프.
• 순간 토크 (Instantaneous Torque): 특정 시점에서의 토크 값.
• 평균 토크 (Average Torque): 특정 시간 동안의 평균적인 토크 값.