도르래를 만들자

 
 

준비물

  • 철사 옷걸이
  • 실패 5개
  • 손잡이가 있는 통
 

실험과 관찰

    1. 철사 옷걸이에 실패를 기워서 삼각형으로 만든다.

    2. 적당한 위치에 삼각형 모양의 옷걸이를 걸어 놓는다.

    3. 손잡이가 있는 통에 물건들을 넣고 도르래를 이용해서 들어 올려 본다.

     

    <이중 도르래>

    4. 철사 옷걸이에 실패를 끼운 삼각형모양을 하나 더 만든다.

    -물건이 담긴 통을 함께 걸어 놓는다.

    5. 그림처럼 두 개의 도르래를 연결한다.

    6. 물건을 들어 올려 보고 힘의 차이를 비교해본다.

 
 

 
 

왜 그럴까요?

 

    모든 물체는 질량이 있으니까 아래로 작용하는 힘(무게)은 항상 있습니다. 이렇게 아래로 작용하는 힘이 있는 물체를 들어올리려면 물체가 아래로 작용하는 힘보다 더 큰 힘이 필요하지요.

 
 

    물체를 들어올릴 때 물체의 무게보다 큰 힘을 필요로 하는 것은 도르래를 사용하지 않아도 마찬가지 입니다. 하지만 힘의 방향을 보세요. 힘의 방향이 반대이지요. 들어올리는 것은 위로 작용하는 힘이지만 도르래를 사용하면 힘의 방향이 바뀌어서 아래로 작용하는 힘이 필요합니다. 그런데 우리 몸무게도 아래로 작용하는 힘이니까 매달리기만 해도 몸무게의 도움을 받아서 쉽게 들어올릴 수가 있습니다. 그래서 도르래를 사용하는 것이지요.

 
 

    그러면 도르래를 하나만 사용할 때와 두개를 사용할 때는 어떤 차이가 있을까요?
    물체가 매달린 도르래의 줄이 하나일 때와 두 개일 때 힘의 차이를 보세요. 줄이 하나이면 (고정된 도르래) 물체의 무게를 줄 하나가 부담 하지만, 줄이 두 개면(움직이는 도르래) 각각의 줄은 물체의 무게를 반만 부담하면 됩니다.

 
 

    결과적으로 움직이는 도르래와 고정된 도르래 두 개를 연결하면 물체를 들어올리는데 물체 무게의 반 정도의 힘만 있으면 충분하겠지요.

 

 

 

 

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