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2019년 10월 11일 금요일

뉴튼의 제3법칙 | 포장 페엣

케이스 안의 공간을 꽉 채우면, 술병에 가해지는 힘이 분산된다.

술을 튼튼한 케이스에 넣을 때는, 케이스의 빈 공간은 충전 재료로 가득 채우는 것이 좋은데, 케이스나 충전 재료는 미끄럽지 않은 재질이 더 좋다.

케이스에 든 술병에 가해지는 힘은 뉴튼의 제3법칙, 즉 작용 반작용의 법칙으로 설명할 수 있다.

Fab = - Fba


즉, 어떤 물체와 작용하는 다른 물체에 가해지는 힘은, 크기는 같고 방향이 반대이다.

바닥에 놓인 무거운 물체를 밀고 가려는 경우, 잘 움직이지 않는 것은, 바닥과 물체 사이에서, 물체를 미는 방향과 반대쪽으로 마찰력이 작용해서 이다.

Newton's 2nd Law of Motion.

Newton's 2nd Law of Motion. By Lee Graves.


술을 넣은 케이스가 떨어져 바닥에 충돌하여 멈추는 경우, 케이스 안의 술병은 케이스 아래쪽 면으로 진행하려는 힘이 가해진다.

술병과 케이스 사이를 충전재로 채우면, 술병과 충전재 사이에는 술병이 진행하려는 반대 방향으로 마찰력이 생기고, 충전재와 케이스 옆면과도 같은 방향의 마찰력이 생긴다. 따라서 술병의 속도가 줄고 파손이 방지된다.

Friction: Your Best Friend on Earth.

Friction: Your Best Friend on Earth. From Physics for Animators.


물론 충전재가 완충 효과도 있으면 더 좋다.

   뉴튼의 제2법칙

술병 전면을 균일하게 감싸는 것도 중요하다.

발 마사지를 위해 자갈 지압판 같은 곳에 맨발로 오르면 고통스러운 이유는, 몸무게가 가해지는 힘이, 발바닥 전면이 아닌 자갈이 돌출된 곳에만 발 면적 감소에 반비례하여 더해져 가해지기 때문이다.

Acupressure

Acupressure


술병도 전면을 감싼 후 케이스에 고정하면, 케이스가 진행 방향과 반대쪽으로 술병에 가하는 마찰력이, 술병 전면에 가해지게 된다. 따라서, 특정 부위에 집약되어 가해질 때보다 파손 위험이 감소한다.

참고로, 에어캡으로 술병을 싼 다음 택배 상자에 넣고, 빈 곳도 에어캡으로 채우는 경우, 택배 상자 안쪽을 투명 비닐 테이프 같은 것으로 군데군데 붙여주면 더욱 효과적이다.

종이 박스보다, 같은 비닐 재질인 테이프와 에어캡 사이의 마찰력이 더욱 크기 때문이다.

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뉴튼의 제2법칙 | 포장 페엣

완충재는 술병에 가해지는 힘의 크기를 줄여 파손을 방지한다.

술을 가지고 이동하거나 보낼 때는 완충재로 감싸는 것이 좋은데, 탄성이 오래 유지되는 재료로 만든 것을 선택한다.

충돌 시에 병에 가해지는 힘의 크기는 뉴튼의 제2법칙, 즉 가속도의 법칙으로 설명할 수 있다.

F = ma

즉, 힘은 가속도에 비례한다. 즉 속도가 갑자기 증가하거나 감소하면 힘이 강해진다. 버스가 정차하려 할 때 앞으로 쏠리는 힘이, 급정거하는 경우 세지는 것과 같다.

The Law of Inertia.

The Law of Inertia. From Animator Island.


딱딱한 술병이 바닥에 떨어지는 경우, 짧은 시간에 속도가 갑자기 제로에 가깝게 되고, 시간 당 속도의 변화인 가속도는 무한대에 가깝게 된다. 따라서 힘도 무한히 커진다.

The car stops, the bad guys keep flying forward.

The car stops, the bad guys keep flying forward. From HowStuffWorks.


병과 바닥 사이에 완충재가 있으면 완충재의 탄력으로 병의 속도가 천천히 줄어 들고 가속도는 적어진다. 병이 0.01 초에 멈추는 것에 비해, 0.1 초 동안 멈추는 경우, 힘은 1/10이 된다.

따라서 병 외부에 완충재를 설치하는 것이 좋다.

완충재는 가소성이 낮은 것이 좋다. 즉 탄성이 오래 유지되는 재료가 좋다.

상자 바닥에 신문지를 구겨 넣어 포장한다든지, 조그만 재료로 이루어진 무더기를 깔고 병을 올려 놓는 것은 좋지 못하다.

Wines in a Box.

Wines in a Box.


종이는 가소성이 높아 병의 무게로 짓눌려지면 평평해지고 탄성이 줄게 된다.

무더기 위에 놓으면 잦은 진동이 있으면, 병이 아래 쪽으로 가라앉아, 전혀 완충 효과를 보지 못할 수도 있다.

주변에서 구하기 비교적 편한 좋은 재료로는 에어캡, 섬유 등을 들 수 있다. 또 포장 재료 파는 곳에는 다양한 재료를 판매한다.

Knit Sweater

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주의할 점은 병을 감쌀 때는, 천과 비슷하게 병 전체를 완전히 감쌀 수 있는 재료를 골라야 병에 가해지는 힘을 분산시킬 수 있다는 것이다.

  blogger 뉴튼의 제3법칙

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