에스컬레이터

Escalator

에스컬레이터는 30° 나 기운 길을 오르는데, 서 있는 사람은 왜 미끄러지지 않을까요?

무슨 일이 일어났나

캘리포니아주 승강기 안전 규정은 에스컬레이터 기울기를 수평에서 30° 이하로, 정격 속도를 1 분에 125 ft(약 0.635 m/s) 이하로 정합니다. 디딤판 너비는 22~40 in(0.559~1.016 m)입니다.

시뮬레이터에서 마찰이 없는 30° 비탈에 물체를 놓으면 1 초 만에 4.90 m/s 로 빨라지며 미끄러집니다 — 가속도 4.90 m/s² 는 중력 가속도의 절반입니다. 마찰 계수를 0.3 으로 하면 2.36 m/s², 0.58 이면 미끄러지지 않고 멈춰 있습니다.

그래서 에스컬레이터는 매끈한 비탈 대신 계단 모양 디딤판을 씁니다. 발을 딛는 면은 늘 수평이라, 사람은 평평한 바닥에 선 채로 비스듬히 실려 올라갑니다.

캘리포니아 에너지 규정은 에스컬레이터가 «한 번 타는 데 걸리는 시간» 의 3 배 넘게 비어 있으면 가장 느린 속도로 줄여 모터 에너지를 아끼게 합니다.

💡 생활 속 예시

지하철역 에스컬레이터는 계단 모양 디딤판 덕분에 기운 길에서도 발밑이 평평합니다.
미끄럼틀에서 엉덩이가 미끄러져 내려가는 것은, 기운 면에서 중력이 비탈 아래쪽으로 당기는 힘이 마찰보다 크기 때문입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

디딤판 — 계단 모양으로 이어진 발판입니다. 기운 곳에서도 발 딛는 면이 수평을 지킵니다.
손잡이 띠 — 디딤판과 함께 움직여, 타는 사람이 몸을 붙잡게 합니다.
구동 모터 — 디딤판 줄과 손잡이 띠를 돌려 사람을 실어 나릅니다.
타고 내리는 곳 — 디딤판이 평평하게 나란히 나오고 들어가는 곳입니다.

타는 곳에서 디딤판이 평평한 바닥처럼 나란히 나옵니다.
기운 곳에 들어서면 디딤판이 층층이 계단 모양으로 펴집니다.
모터가 디딤판과 손잡이 띠를 함께 돌려 사람을 규정 속도 안에서 실어 나릅니다.
내리는 곳에서 디딤판이 다시 평평해지며 바닥 아래로 들어갑니다.

확인된 값

에스컬레이터 기울기 — 수평에서 30° 이하 (캘리포니아 규정 Title 8 §3089): 30 ° 출처
에스컬레이터 정격 속도 — 1 분에 125 ft 이하 (0.635 m/s): 0.635 m/s 출처
디딤판 너비 — 22~40 in (0.559~1.016 m): 0.559–1.016 m 출처
사람이 없을 때 천천히 돌려 모터 에너지를 아낀다 (캘리포니아 에너지 규정): slow when unoccupied 출처
빈 채로 «한 번 타는 데 걸리는 시간» 의 3 배가 지나면 가장 느린 속도로 줄인다: 3 × ride time 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(중학교) · 운동과 에너지 [9과19-03]
잉글랜드 · KS3 Physics: Describing motion

출처

이어서 보기

톱니바퀴로 힘과 빠르기 바꾸기 (기어비)

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