지레
1. 물리학적 의미에서의 지레
1.1. 개요
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저 할아버지는 시라쿠사의 과학자인 아르키메데스. 적절한 위치의 작용점과 받침점, 그리고 굉장히 길고 튼튼해서 휘어지지도, 부러지지도 않는 지렛대 등이 준비되면 '''이론적으로는''' 가능하다... 하지만 들어올리려는 순간 지구가 공전 속도+지구의 자전 속도 때문에 총알처럼 오는지라...[2] 지레와 지면이 접촉하는 부위가 매우 작다면 압력 때문에 작용점 부근의 지반이 지렛대에 의해 함몰되어 버릴 것이다.
애초에 저 장면을 실제로 재현하기 위해서는 지구 + 힘을 가하는 사람의 무게를 버틸 수 있는 받침점과 그 받침점을 지지해줄 지면(또는 기준면), 돌림힘을 만들어줄 힘[3]이 필요한데, 우주에는 존재하지 않는다.
설사 저 난점들을 모두 극복하더라도 지레는 일을 하는데 드는 에너지 자체를 줄여주는 게 아니다. 즉, 지구를 지레로 들어올리려면 그냥 들어올릴 때와 같은 양의 에너지가 필요한데, 인간이 그 정도의 에너지를 가지고 있을 리가 없다.[4]
막대기를 이용하여 힘을 전달하는 도구 중 하나로 도르래나 축바퀴와 마찬가지로 돌림힘을 이용하는 도구인데, 나머지 둘보다는 만들기 쉽다.
1.2. 원리
《하이탑 물리Ⅰ》에서 지레는 "막대의 한 점[5]을 받치고 한쪽[6]에 힘을 주어 [7]물체를 움직이게 하는 장치"라고 서술되어 있다.
A의 무게와 받침점에서 A까지의 거리의 곱은 B의 무게(또는 B에서 작용하는 힘)와 받침점에서 B까지의 거리의 곱과 같다. 더 쉽게 설명하자면 시소를 떠올리면 된다. 시소를 탈 때 무거운 사람은 가까이 앉으며 가벼운 사람은 멀리 타지 않는가? 만약 형이 멀리 타고 동생이 가까이 타면 동생에게 재밌는 일이 벌어질 것이다.
즉 아무리 무거운 물체라도 받침점에 최대한 가까이 둔 다음 지레를 무한히 길게 만들면 거의 0의 힘으로 들어올릴 수 있다는 점. 위의 사진에서 아르키메데스가 한 말은 실제로 했던 말인지는 알 수 없으나, 알려진 이야기에 따르면 그는 "우주에서 나에게 발을 디딜 공간과 무한히 긴 지레를 달라. 그러면 지구를 들어 올려 보이겠다."라고 말했다고 한다.[8]
좀 더 과학적으로 설명하자면, 다음과 같다.
1종 지레에서, 지렛대의 무게가 없다고 가정할 때 이 계에 작용하는 힘은
으로 총 3가지가 있다.[9] 이때 이 계가 정적 평형을 이루려면, 3가지 힘이 가하는 돌림힘이 평형을 이루어야 하는데, 여기서 쉽게 측정 가능한 힘1, 힘2만 가지고 돌림힘 공식을 만들기 위해 힘3가 가하는 토크가 0인 지점을 찾아야 한다.1. 힘점의 물체가 가하는 힘
2. 작용점의 물체가 가하는 힘
3. 받침점에서 가해지는 수직항력
이 때 힘3가 가하는 토크가 0인 지점은 받침점이고, 이 점을 기준으로 돌림힘을 계산해주면
위의 공식이 나올 수 있다.[10]r × F=rFsinθ(×는 벡터의 외적)
r과 F가 수직을 이루므로 돌림힘 τ=rF
1.3. 종류
지레의 종류에는 받침점, 작용점, 힘점의 위치에 따라 1종·2종·3종 지레가 있다. 이 3가지가 다일 수밖에 없다. 다른 게 또 있는지 구상해도 소용 없다.[11] 가끔 이 지레의 종류를 구분하는 문제가 시험에 나오기도 하는데 이렇게 외우면 쉽다.
1종 지레는 받침점이 가운데 있으니 받1(밭일)
2종 지레는 작용점이 가운데 있으니 작2(자기)
3종 지레는 힘점이 가운데 있으니 힘3(힘세)
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1.3.1. 1종 지레
작용점-받침점-힘점 순서로 있는 지레. 거리에 따라 드는 힘의 크기와 이동 거리가 달라진다. 세 종류의 지레 중 유일하게 힘의 방향을 바꿀 수 있다. 가장 흔히 생각하는 모양의 지레이기도 하다. 이때 힘점이 받침점에서 멀어질수록 힘은 적게 드나 이동거리가 더 길어진다.
시뮬레이션 예시[12]
1.3.2. 2종 지레
받침점-작용점-힘점 순서로 있는 지레. 작용점-받침점 거리보다 힘점-받침점 거리가 항상 크기 때문에 항상 힘의 이득이 있다. 대신 이동거리는 늘어난다.
예시
1.3.3. 3종 지레
받침점-힘점-작용점 순서로 있는 지레. 받침점-힘점 거리가 받침점-작용점 거리보다 항상 짧기 때문에 힘에 손해를 보는 대신 이동거리에서 이득을 보며 더욱 정교한 작업이 가능하다.
예시
1.4. 기타
고대 이집트 때에 건축가들은 100톤이 넘는 오벨리스크[19]를 들어올려 옮길 때 지레를 사용했다고 알려져 있다.
1.5. 관련 문서
2. 애니 스토리에서 우회루트/방송지원을 이르는 은어
위의 물리적인 의미에서의 지레와는 아무 관련 없는 애니 스토리 관련 용어로 '지레넣기' 라는 말에서 따온 것이다.[20]
이게 도대체 뭔 소리냐면 '''위기에 처한 방송이나 스타트 실패한 방송들의 바닥에 지레를 깔아 어떻게든 활력을 불어넣고자 여러 변형을 가하는 것'''이라고 할 수 있다. [21]
애니 제작 과정에선 여러 이유 하에 여러 형태로 많이 들어가지만[22] 보통 지레넣기가 가장 잘 활용되는 건 스토리 방면인데, 보통 이 방면에 활용된 지레넣기를 우회루트라고도 부른다.
원작 만화나 라노벨, 소설 등이 아직 진행중인 상태에서 그거 가지고 만들어진 애니의 스토리가 원작의 진행 라인을 너무 바짝 추적해버릴 경우[23] 원작이 숨 돌릴 틈을 주기 위해[24] '''마치 지레를 넣어 뭘 들어올리듯이''' 애니에다가 총집편이나 오리지널 장편/단편 에피소드를 투입해서 (애니 스토리가 원작을 못 따라잡게 우회책을 시전하게 함으로써) '''(애니) 스토리 라인을 한 번 붕 뜨게해서'''[25] 시간을 벌기 때문.[26][27]
애니 제작진 입장에선 다른 지레들이라면 또 몰라도 스토리상의 지레는 어쩔 수 없이 넣을 수밖에 없는 요소이긴 하지만[28] 너무 자주 사용하거나, 여기에 투입된 오리지널 스토리가 '''노잼일 경우''' 팬덤, 시청자들 입장에선 당연히 이에 대해 불만스러운 의견이 속출한다. 여러모로 조심스럽게 투입해야 할 요소.[29]
사실 스토리 방면의 지레의 경우 대부분의 모든 '''연재중인''' 장편 원작을 바탕으로 한 장편 애니가 피해가기 힘든 상황이기도 하다.[30] 그리고 작품이 길어지면 길어질수록 당연히 지레넣기는 더 자주 사용된다.[31]
이렇듯 방송사나 제작진 입장에선 어쩔 수 없이 손댈 경우가 많은 요소이긴 하지만 실패확률이 높은 비운의 요소이기도 하다(...)
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[1] 자전거 브레이크 레버의 그 레버 맞다. 잘 생각해보면 브레이크 레버 역시 지레의 일종이다.[2] 애시당초에 지구 공전이 너무 빨라서 들어올릴 수가 없다.[3] 사람이 근력을 이용하여 누르거나 몸무게를 이용하여 힘을 가하는 것이 가능하나, 전자는 사실상 불가능하고 후자 또한 몸무게가 위성급이거나 (위성급이라고 해봐야 우주공간에는 중력이 없어서 몸무게가 0이지만) 중력이 항성급이 아닌 이상 안 된다.[4] 후술하겠지만 지레의 길이가 무한히 길고 위의 조건들만 갖춰진다면 인간의 힘(또는 몸무게)로도 정말로 지구를 들 수는 있다. 다만 그 조건이란 게 워낙 말이 안 되기에 어디까지나 이론적이다.[5] 받침점[6] 힘점[7] 작용점에서[8] 직접 계산해 본다면, 위 그림에서 아래 방향으로 지구와 동일한 중력이 작용한다고 가정하고 튼튼한 받침점과 지면이 존재한다고 해보자. 지구의 무게가 5.9742 × 10^24 kg 이고 지구와 받침점 사이의 거리를 1m(기준 단위)로 설정한 뒤에, 평균 남성 몸무게인 70 kg 짜리 사람이 매달리면 대략 9021049 광년의 거리만큼 매달린 사람은 저 멀리 있어야 한다. 이때 지구를 1cm만 움직이려고 한다면 사람은 902만 1049 광년을 움직여야 한다. [9] 이때 힘1과 힘2, 힘3는 서로 평형을 이룬다.[10] 토크에 대한 더 자세한 지식은 돌림힘 문서에서 얻을 수 있다.[11] 왜냐하면 경우의 수는 (힘점, 받침점, 작용점), (작용점, 받침점, 힘점), (힘점, 작용점, 받침점), (받침점, 작용점, 힘점), (작용점, 힘점, 받침점), (받침점, 힘점, 작용점)의 6가지인데 좌우가 바뀐 것은 같으므로 2로 나눠야 한다. 따라서 지레의 종류는 3개 뿐이다.[12] PHET시뮬레이션[13] 구조는 시소와 같지만 힘의 작용은 시소보다 투석기에 좀 더 유사하다.[B] A B 알루미늄 캔따개는 2종 지레와 1종 지레가 순차적으로 작용하도록 설계되어 있다.[14] 숟가락으로 병을 따는것은 1종 지레이니 혼동하지말자.[A] A B 손톱깎이는 한 도구 안에 2종 지레와 3종 지레가 같이 들어있다.[15] 참고로 인간 세상에서 가장 흔한 지레이다. [16] 야구방망이와 비슷하다. 괜히 탁구채처럼 짧지 않고 긴 게 아니다. 멀리 보내는 게 중요해서 긴 걸 휘두르는 거다.[17] 이 경우에는 멀리 보낸다는 것보다는 정확한 작업이 가능하다는 점에서 이득이 있다.[18] 젓가락과 마찬가지로 정확한 조작을 요하는 작업에 사용된다.[19] 방첨탑. 여기서는 기념비를 말한다[20] 출저는 은혼 애니 50화의 지레넣기편. [21] 보통 이런 지레넣기는 기존 상황에서 변형을 주는 식으로 이루어지기에 현장이 혼란에 빠지거나 지레넣기에서 뭔가 불만점을 느낀 원작자가 삐지거나(...) 지레를 넣어봤자 틀렸어 이제 꿈도 희망도 없어 수준의 침체기에 작품이 빠졌거나 하기 때문. [22] 신규 캐릭터를 집어넣는다던가, 후속 시리즈에 전 시리즈의 인기캐/히로인 등을 재출연시킨다던가, 특집 에피소드를 만든다던가, 1기 2기 하는 식으로 나누고 제목도약간 변형을 준다던가 (보통 2기에서 저러는 경우가 많다) 눈에 띌만한 요소들(주인공 파워업, 스토리 전환의 분기점 도입, 신병기 등의 신규 요소)의 투입이라던가 등등등.[23] 애니 쪽은 한 화에 원작의 여러 화를 투입해서 만드는 경우도 많다보니 어쩔 수 없이 벌어지는 현상이기도 하다. [24] 즉 애니가 또 스토리를 바짝 따라잡을 때까지 텀이 생길 정도로 원작 진도를 빼기 위해서 말이다.[25] 이게 바로 스토리를 '붕 뜨게' 하는 식으로 우회해서 흘러가는 우회루트이다.[26] 요새는 보통 3쿨 정도만 되어도 길게 나왔다는 소리를 듣기에 이런 지레넣기는 오히려 드물어진 편. [27] 당연하지만 이미 완결된 만화를 가지고 한다던가 원작이 되는 작품 없이 애니 각본만으로 진행된다면 이런 지레넣기는 별로 걱정할 필요가 없다.[28] 특히 원작 진도가 너무 느려터질 경우라면 더 자주 지레넣기가 발동될 수밖에 없다. 작가들이 휴재하듯 애니팀도 휴방이라는 수단을 쓸 수 있지만 휴재나 휴방을 하면 순위권에서 내려가거나 잊혀지기가 쉽고 공백기가 길면 전처럼 인기몰이를 기대할 수 없는 상황이 나오기에(EX. 듀라라라 애니 2기 등) 시청률을 떨어지게 만드는 상황(휴방)을 최대한 피해가는 유일한 용도나 다름없다.[29] 그리고 애니 제작진의 스토리텔링 능력이 제대로 시험받는 상황이 지레넣기를 하는 상황이기도 한데, 총집편도 총집편이지만 애니 제작진이 투입하는 장기 오리지널 에피소드의 경우 그게 재미있게 받아들여지는지 노잼으로 받아들여지는지는 전적으로 애니 제작진 손 에 달려있기 때문이다(...)[30] 그 중에서도 가장 귀찮은 건 스토리가 일렬로 이어지는 서사방식의 원작을 둔 애니에 오리지널 스토리 넣어만들기. 옴니버스식 에피소드 여러개로 진행되는 작품들이라면 오리지널 스토리를 넣어도 어색함이 덜한데, 서사구조가 옴니버스를 잘 안 쓰고 한 줄기 내에서 쭉 이어지는 원작들은 오리지널 스토리를 어디에 어찌 넣어야할지가 애매해진다(...) 그리고 이런 오리지널 스토리는 작품 전개를 질질 끌게 만들어서 지겨움을 유발시키는 것도 문제지만, 이게 진행되는 도중에 설정붕괴나 캐붕이 일어날 가능성이 더 높아진다. 여담으로 팬덤 중엔 오리지널 스토리를 인정해주는 팬들도 있지만 그냥 오리지널 스토리 자체를 부정하고 원작만 파는 팬들도 있는데, 이들에겐 지레넣기 자체가 엄청나게 마이너스 요소.[31] 특히 나루토 애니같은 경우엔 지레넣기를 하도 자주 사용한데다가 지레용으로 들어간 오리지널 스토리들이 별로 재미없는 편이어서 차라리 휴방하면서 숨돌리는 편이 낫지 않았나 하는 의견까지 있다.
3. 부사
'어떤 일이 시작하기 전에 미리'라는 뜻을 지니고 있으며, 흔히 '지레 겁먹다', '지레 포기하다'라는 꼴로 쓰인다.