지렛대가 적은 힘으로 무거운 물건을 들어올릴수 있는 원리는 무엇인가요?

Question

지렛대의 원리는 오래전부터 건축이나 토목 등에 사용되어 왔습니다. 특히 적은힘으로 무거운 물건을 들어올리는더 유용하였습니다. 지렛대가 적은 힘으로 무거운 물건을 들어올릴수 있는 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

지레의 원리는 아르키메데스가 발견했다. 지레의 막대를 받치거나 고정된 점을 받침점, 외부힘이 가해지는 점을 힘점, 지레가 물체에 힘을 작용하는 점을 작용점이라 할 때, 힘점과 작용점 각 점에 작용한 힘과 각 점과 받침점 사이의 거리의 곱은 서로 같다는 원리이다. 즉, 작용점과 받침점 사이의 거리를 a, 힘점과 받침점 사이의 거리를 b라고 하고, 물체의 무게를 W, 힘점에 가해준 힘을 F라고 하면, a×W = b×F가 성립한다.

받침점으로부터의 거리와 그 점에 수직으로 작용하는 힘의 크기를 곱한 것을 모멘트라고 하는데, 힘점에 걸린 모멘트와 작용점에 걸린 모멘트가 서로 같을 때 평형을 이룬다. 그러므로 작용점과 받침점 사이의 거리를 짧게 하면 힘점에 가한 힘보다 더 큰 힘을 작용점에 가할 수 있다. 반대로 작용점과 받침점 사이의 거리를 더 길게 하면 작은 힘이 필요한 일을 할 수 있다.

Answer 2

안녕하세요. 조재연 과학전문가입니다.

우리가 물체를 들어올리는 것은 물체가 지구로부터 끌어당겨지는 중력만큼의 힘이 필요합니다.

하지만, 지렛대를 이용해 물체를 들어올리는 것은 그만큼의 힘이 아니라 그만큼의 토크(회전력)이 필요합니다.

토크는 힘과는 다르게 '물체를 회전시키려는 능력'을 의미하며 회전축으로부터 떨어진 거리 * 축에 수직으로 가해지는 힘으로 정의됩니다.

즉, 회전축으로부터 떨어진 거리를 잘 조절한다면 축에 수직으로 가해지는 힘(무거운 물건)을 보다 적은 힘을 이용해 들어올릴 수 있게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

지렛대의 작동 원리는 단순한 물리법칙으로 설명됩니다. 지렛대의 작은 쪽에서 가해지는 힘이 긴 쪽으로 전달되고, 이 때 물체의 무게에 의한 반력이 작용하여 지렛대가 균형을 유지합니다. 지렛대의 균형점을 이동시키면서 작용하는 힘의 크기와 방향을 조절함으로써, 큰 무게를 적은 힘으로 들어올릴 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

지레는 막대의 한 점을 물체로 받쳐 고정시켜 놓고, 한쪽에는 물체를, 다른 한쪽에는 힘을 가하여 작은 힘으로도 큰 힘의 효과를 보는 도구입니다. 막대를 고정시켜 놓는 점을 받침점, 손으로 힘을 가하는 부분을 힘점, 힘이 물체에 작용하는 부분을 작용점이라고 합니다.

지렛대의 작용점과 받침점의 위치에 따라 적은힘으로 무거운 물체를 들 수 있는 것입니다

Answer 5

안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.

지렛대는 회전력의 균형을 이용하여 작용하는 힘의 크기를 변화시켜 주는 도구입니다. 중심점에서 축까지의 거리가 긴 쪽에는 작은 힘이 작용하고, 반대편에는 짧은 쪽에 비해 큰 힘이 작용합니다. 따라서, 작은 힘이 작용하는 쪽에 무거운 물체를 올리고, 큰 힘이 작용하는 반대편에 가벼운 물체를 놓으면, 작은 힘으로 무거운 물체를 들어 올릴 수 있습니다. 지렛대는 물체를 이동하거나 들어 올리거나 자르거나 분리하는 등 다양한 용도로 사용됩니다.

Answer 6

안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.

지렛데의 원리는 아르키메데스가 발견한 원리라고 하는데요.

요즘 배우는 모멘트와 같은개념입니다.

- 작용점과 받침점 사이의 거리를 짧게 하면 힘점에 가한 힘보다 더 큰 힘을 작용점에 가할 수 있다.

- 작용점과 받침점 사이의 거리를 더 길게 하면 작은 힘이 필요한 일을 할 수 있다.

도움이 되셨나요.

감사합니다.

Answer 7

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

지렛대는 힘의 크기와 방향을 바꿔주는 도구이며, 작용력과 반작용력의 원리를 기반으로 동작합니다. 지렛대의 작용력은 무게의 중심을 기준으로 계산되며, 중심에서 멀어질수록 더 적은 힘으로 무거운 물체를 들어올릴 수 있게 됩니다.

예를 들어, 긴 지렛대의 한 쪽 끝에 1kg의 물체를 올리기 위해서는 다른 쪽 끝에 약 10N의 힘이 필요합니다. 하지만, 지렛대의 끝에서 10cm 떨어진 곳에 놓인 1kg의 물체를 들어올리기 위해서는 다른 쪽 끝에 약 1N의 힘으로도 충분합니다.

Answer 8

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

긴 막대에 중간지점에 스팟을 만들어 내리는 힘과 반대방향에 올라가는 힘 두가지가 작용되게 만든것입니다.

중간지점은 거리에 따라 동일한 이 두 힘이 작용하게 만드는 무게를 차이나게 해줍니다.

Answer 9

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 지랫대 원리는 지렛대의 무게 중심과 지지점 사이의 거리가 멀어질수록 들어올리는 데 필요한 힘이 감소하고, 거리가 가까워질수록 더 많은 힘이 필요하다는 것입니다. 이러한 원리를 활용하여 작은 힘으로도 무거운 물체를 들어올리거나 움직일 수 있습니다.