SCIENCE 3D | 돌리기 어려운 정도 (회전 관성)

무슨 일이 일어났나

회전 관성(관성 모멘트)은 물체를 돌리기 시작하거나 도는 것을 멈추기가 얼마나 어려운지를 나타냅니다. 같은 질량이라도 회전축에서 멀리 퍼져 있을수록 큽니다.

NASA 행성 자료는 회전 관성을 질량 × 반지름² 으로 나눈 크기 없는 값으로 적는데, 속이 고르게 찬 공은 0.4, 속이 빈 얇은 공 껍질은 2/3 입니다. 지구는 0.3308 로 0.4 보다 작아, 두 값을 견주면 지구는 무거운 것이 가운데 쪽에 더 몰려 있다고 풀 수 있습니다.

빗면을 구르는 공은 내리막 힘으로 앞으로 가는 것과 도는 것을 함께 빨라지게 해야 합니다. 시뮬레이터에서 30° · 2 m 빗면을 속이 찬 공은 1.07 s, 속이 빈 공은 1.17 s 에 내려오고, 에너지 가운데 도는 데 쓰는 몫이 찬 공은 0.286(28.6 %), 빈 공은 0.400(40.0 %) 입니다.

허블 우주 망원경은 크고 무거운 바퀴를 돌리고, 그 바퀴의 빠르기를 바꿀 때 생기는 돌림힘으로 몸체를 돌립니다(NASA). NASA 는 바퀴가 빠르게 돌고 무겁기 때문에 학교 버스만 한 허블을 움직일 수 있다고 설명합니다.

📸 진짜 모습

케네디 우주 센터의 회전 탁자 위에서 마스 2020 로버의 보호 껍질(에어로셸)의 무게 중심과 회전 관성을 잽니다.
출처: NASA/Kim Shiflett · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

피겨 선수가 팔을 벌리면 천천히 돌고 팔을 모으면 빨리 돕니다 — 팔을 벌리면 몸의 회전 관성이 커집니다.
긴 빗자루는 가운데를 잡고 돌리면 쉽지만, 한쪽 끝을 잡고 휘두르면 훨씬 무겁게 느껴집니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

질량이 같으면 돌리기 어려운 정도도 같다.
NASA 표에서 속이 고르게 찬 공은 0.4, 속이 빈 공 껍질은 2/3 입니다. 질량과 크기가 같아도 질량이 축에서 멀리 있을수록 회전 관성이 큽니다. 출처

누가 왜 찾았나

허블 우주 망원경은 로켓을 뿜지 않고 몸체의 방향을 바꿉니다. NASA 에 따르면 허블은 컴퓨터가 다루는 크고 무거운 바퀴(반작용 바퀴)를 돌리고, 바퀴의 회전 빠르기를 바꿀 때 생기는 돌림힘으로 하늘의 원하는 곳을 겨눕니다. 엔지니어들이 무겁고 빨리 도는 바퀴를 고른 까닭이 바로 회전 관성입니다.

확인된 값

NASA 행성 표의 관성 모멘트 칸 = 회전 관성을 그 천체의 질량 등으로 나눈 크기 없는 수: C/MR² 출처
속이 고르게 찬 공의 값: 0.4 출처
속이 빈 얇은 공 껍질의 값: 0.667 출처
지구의 관성 모멘트 값 (I/MR²) — 0.4 보다 작음: 0.3308 출처
달의 관성 모멘트 값 (I/MR²): 0.394 출처
돌림힘은 회전 빠르기를 바꾼다 = 각가속도 (NASA): τ → α 출처
허블은 크고 무거운 바퀴(반작용 바퀴)를 돌려 몸체를 돌린다: reaction wheels 출처
허블은 바퀴의 회전 빠르기를 바꿔 돌림힘을 만든다 (NASA): spin speed → torque 출처
허블 바퀴가 큰 망원경을 움직일 수 있는 까닭 — 빠른 회전과 질량 (NASA): high spin rate and mass 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 고급 물리학 · 역학 [12고물01-03]

출처

https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/fact_notes.html(확인 2026-11-12)
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html(확인 2026-11-12)
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/moonfact.html(확인 2026-11-12)
https://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/torque.html(확인 2026-11-12)
https://science.nasa.gov/mission/hubble/observatory/design/pointing-control/(확인 2026-11-12)

돌리기 어려운 정도 (회전 관성)