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무거운 것을 효율적으로들어올릴 수 있는 방법 축바퀴는 지름이 다른 두 개의 원통을 하나의 축에 고정시켜 회전할 수 있도록 만든 장치입니다. 축바퀴도 지레의 원리를 이용한 것으로 축바퀴에는 힘점, 받침점, 작용점이 있습니다. 즉, 힘을 주어 돌리는 부분이 힘점, 고정되어 있는 회전축이 받침점, 물체가 매달려 있거나 아니면 축바퀴에 연결되어 작동이 되는 부분이 작용점입니다. 즉, 축바퀴는 1종 지레와 같은 형태로 받침점에서 작용점 사이의 거리보다 받침점에서 힘점 사이의 거리를 길게 해서 힘이 덜 들게 하는 원리입니다. ▲ 축바퀴(출처: 에듀넷) 축바퀴에서 중심축을 회전시키면 두 회전체는 일정하게 회전하지만 회전하는 거리는 반지름에 따라 달라지게 됩니다. 즉, 반지름이 큰 회전체가 더 많은 거리를 회전하게 됩..

도르래의 이용 도르래는 둥근 바퀴에 튼튼한 줄을 미끄러지지 않도록 감아 무거운 물체를 들어올리는 데 사용하는 도구로 고정 도르래와 움직 도르래가 있습니다. 그럼 먼저 고정 도르래에 대해 알아볼까요? 고정 도르래는 줄을 감은 바퀴의 중심축이 고정되어 있는 도르래입니다. 물체를 들어올리는 힘을 줄 하나가 지탱하고 있으므로 직접 들어올리는 것과 같이 힘의 이득을 볼 수는 없지만 힘의 방향을 편한 쪽으로 바꿀 수 있다는 장점을 지닙니다. 무거운 물건을 옮길 경우 물건을 들어올리는 것보다 밧줄을 아래로 당기는 것이 편리할 때가 많습니다. 국기 게양대에서 태극기를 올린다든가, 우물에서 물동이를 끌어올릴 때처럼 말이지요. 따라서 고정 도르래는 국기게양대, 엘리베이터, 블라인드 등에 사용됩니다. ▲ 엘리베이터(출처: ..

크레인의 종류와탑형 크레인의 원리 ■ 지레와 도르래의 원리적은 힘으로 큰 물체를 옮기거나 드는 일을 하기 위해 사람들은 여러 가지 도구를 발명하여 사용하였습니다. 지레의 원리를 이용하여 적은 힘으로 큰 돌을 옮길 수 있었으며, 도르래를 사용하여 큰 물체를 들어 올리기도 하였습니다. 그 중 지레의 원리를 먼저 알아볼까요? 지레의 원리 중 시소를 탈 때 시소의 균형을 맞추기 위해 무거운 사람이 받침점으로부터 가까운 곳에 앉고 가벼운 사람은 받침점으로부터 멀리 앉습니다. ▲ 지레의 원리가 적용된 시소(출처: 에듀넷) 즉, 지레는 받침점으로부터 가까이 있는 무거운 물체를 받침점으로부터 먼 곳에서 작은 힘으로 눌러 물체를 움직이거나 들 수 있는 원리입니다. ▲ 지레의 원리(출처: 에듀넷) 도르래는 고정 도르래와 ..

지레의 이용 ■ 몸무게 무거운 사람과도 시소를 탈 수 있는 이유는?모두들 어렸을 때 엄마와 시소를 타 본 적이 있지요? 몸무게 차이가 많은 엄마와 아기가 시소를 함께 탈 수 있는 이유는 뭘까요? 시소를 탈 때 엄마와 아이가 앉는 위치를 잘 생각해 보면 그 답을 구할 수 있답니다. 이 속에는 바로 지레의 원리가 숨어 있습니다. ▲ 지레의 원리를 이용한 시소(출처: 에듀넷) 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. ▲ 지레의 원리(출처: 에듀넷) 물체의 무게(W)×작용점까지의 거리(r) ..

축바퀴의 원리 ■축바퀴의 원리 축바퀴란 작은 바퀴와 큰 바퀴를 하나의 축에 고정시켜서 함께 회전할 수 있도록 만든 것으로, 우리 생활에서 많이 이용되고 있는 도구입니다. 축바퀴는 큰 바퀴가 작은 바퀴를 중심으로 연결되어, 양쪽의 바퀴가 함께 돌아가도록 만든 장치로, 바퀴의 크기를 다르게 하여 힘의 이득을 발생시키고 지레의 원리가 적용되기 때문에 ‘회전하는 지레’라고도 불립니다. ▲축바퀴의 모습(출처: 에듀넷) 축바퀴에서는 무거운 물체를 축바퀴의 중심에 있는 작은 바퀴 쪽에 연결하고, 큰 바퀴에 줄을 매달아 힘을 주게 됩니다. 축바퀴의 구조를 살펴보면 힘을 주는 부분, 즉 힘점은 큰 바퀴에 위치하고 있어 축의 중심인 받침점에서 멀리 떨어져 있고, 힘이 작용하는 부분인 작용점은 작은 바퀴에 위치하므로 축의 ..

우리 몸속의 지레 ■ 우리 몸의 3종 지레 우리 몸에서도 지레를 찾아볼 수 있습니다. 몸을 움직이게 해주는 근육과 뼈에서 지레의 원리가 적용됩니다. 팔로 가방을 들어올리는 경우를 생각해 봅시다. 팔을 들 때에는 팔의 안쪽에 붙어 있는 근육, 즉 이두근이 수축하여 관절을 축으로 하여 팔이 들리게 됩니다. 즉, 팔을 들어올리는 힘의 근원은 이두근이라는 근육의 수축인 것이지요. 이때 팔꿈치 아래쪽 뼈(팔뚝뼈)가 지렛대가 되고, 이 뼈가 붙어 있는 팔꿈치의 관절이 받침점이 됩니다. 또한, 이두근이 팔꿈치 아래쪽 뼈에 부착되는 부분이 근육의 힘을 작용하기 때문에 힘점, 물건을 드는 손이 작용점이 됩니다. 팔꿈치 아래쪽 뼈를 지렛대로 생각하면 어떤 지레가 떠오르나요? 이 경우는 힘점이 받침점과 작용점 사이에 있기 ..

도르래와 지레의 관계 ■ 지레의 종류지레는 받침과 지렛대(막대)를 사용하여 물체를 움직이는 장치입니다. 지레를 사용하면 물체를 움직이는 데 필요한 힘의 크기나 방향을 바꿀 수 있습니다. 이러한 지레는 사람이 힘을 주는 ‘힘점’, 물체에 힘이 작용하는 ‘작용점’, 지레의 받침대에 해당하는 ‘받침점’ 세 가지로 구성됩니다. 그리고 이 세 가지 요소의 배열에 따라 세 가지 종류의 지레로 나뉩니다. 지레는 받침점에서 힘점 사이의 거리가 받침점에서 작용점까지의 거리보다 길 때 물체의 무게보다 작은 힘으로 일할 수 있으며, 힘의 이득을 보는 대신 물체가 실제로 움직이는 것보다 더 많은 거리만큼 지레를 움직여야 하므로 일의 이득은 없습니다. ▲일상생활에서 1종 지레의 사용(장도로리 못 빼기)(출처: 에듀넷) 1종 지..

저울의 종류와 원리 ■ 저울의 종류우리가 일상생활에서 사용하는 저울에는 여러 가지 종류가 있지만 그 원리에 따라 크게 두 가지로 분류할 수 있습니다. 하나는 용수철을 이용하여 용수철의 길이가 잡아당기는 힘의 크기에 비례하여 늘어나는 성질을 이용하여 용수철이 늘어나는 부분에 바늘을 달아서 무게를 측정하는 저울입니다. 바늘이 눈금을 표시하거나 눈금판이 돌아가는 저울은 대부분 용수철이 사용된 저울입니다. 이러한 저울에는 가정용 저울, 체중계, 판지시 저울, 용수철 저울 등이 있습니다. 다른 하나는 지레를 이용하여 한쪽에는 측정하고자 하는 물체를 올려놓고, 다른 쪽에는 분동이나 추를 올려놓아 양쪽에 작용하는 힘이 균형을 이루어 수평이 되는 것을 이용하여 무게를 재는 저울입니다. 이러한 저울에는 양팔 저울, 윗접..