도르래를 사용하면 짐을 들어 올리는 것이 쉬워지는데 이유가 무엇인가요?
사람이 들어 올리기 힘든거를 도르래를 사용하면 좀더 편하게 들어 올릴수 있는데
어떤 원리때문에 힘은 적게 들고 무거운 물체를 들어 올리수 있는건아요?
5개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
1. 회전하는 바퀴 위의 한 지점의 운동방향은 바퀴의 접선 방향이므로, 도르래 바퀴 위에 로프를 걸치면 힘의 방향을 바꿀 수 있다.
2. 한 물체가 여러개의 로프로 지탱되고 있으면 로프 하나가 지탱하는 무게는 물체 전체 무게를 로프 갯수로 나눈 것과 같다.
안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.
움직 도르래는 도르래의 바퀴가 고정되어 있지 않고 도르래의 바퀴가 돌면서 물체가 줄과 함께 움직이는데요.
물체를 들어 올릴 때 힘의 크기가 1/2가량으로 줄어들고 힘의 방향은 바뀌지 않아요.
세계문화유산으로 등재된 수원 화성에 가보면 크고 무거운 돌로 성곽을 쌓은 것을 볼 수 있습니다.
매우 무거운 돌 하나, 하나를 사람이 어떻게 쌓았을까? 이 궁금증은 성을 축성한 과정을 기록한 ‘화성성역의궤’를 보면 알 수 있습니다.
이 기록에 의하면 ‘성곽에 사용한 돌은 약 18만개이며…거중기를 이용하여 12,000근의 큰 돌을 불과 30명의 장정으로 움직여 한 사람당 넉넉히 400근을 감당할 수 있었다. ’ 라고 쓰여 있습니다.
1근을 600g이라고 한다면 7200kg 의 돌을 1인당 240kg 씩 나누어 든 셈입니다.
만약 사람이 역도선수처럼 직접 이 무게를 감당한다면 도저히 들어 올릴 수 없는 무게이지만,
이 작업이 가능했던 이유는 정약용이 제작한 거중기를 사용하였기 때문에 실제로는 1/8의 힘만 들었을 뿐이지요.
거중기는 도르래의 원리를 이용하여 만들어진 도구입니다.
4개의 고정 도르래와 4개의 움직도르래 그리고 녹로가 응용된 도구로 무거운 물체를 손쉽게 들어 올림과 동시에 무게 중심을 잘 잡을 수 있도록 고안이 되었다고 합니다.
도르래가 힘을 몇배로 만들기 때문입니다.
줄 하나로 F의 힘으로 물건을 당기면 F의 힘만 가해지지만,
도르래를 이용하면 줄이 2개가 되어 2 x F의 힘이 가해집니다.
대신에 그만큼 움직임이 줄어들어 일의 양은 똑같습니다.
