9. 줄 여러 가닥이 힘을 나눠 준다
이 챕터에서 배우는 것
- 줄 가닥 수가 늘면 필요한 힘이 1/n으로 준다는 것을 안다.
- 힘을 아끼는 대가로 당겨야 할 줄 길이가 n배 늘어남을 이해한다.
- 고정·움직 도르래의 역할 차이를 구분한다.
크레인은 어떻게 철근을 들까?
공사장 크레인은 수백 kg짜리 철근을 가볍게 들어 올립니다. 비밀은 모터 힘보다 도르래와 줄에 있습니다.
짐을 매단 줄이 한 가닥이면 짐 무게 전부를 힘으로 버텨야 하지만, 여러 가닥이 나눠 들면 힘은 그만큼 작아집니다.
먼저 예상해 보세요
60kg 짐을 4가닥 줄로 나눠 들면 필요한 힘은?
도르래 실험대
🎯 줄 가닥 수를 1·2·4로 바꿔 보세요. 필요한 힘과 당겨야 할 줄 길이가 어떻게 맞바뀌는지 관찰하며 도감을 채우세요.
도르래 실험대
🎯 줄 가닥 수를 1·2·4로 바꿔 보세요. 필요한 힘과 당겨야 할 줄 길이가 어떻게 맞바뀌는지 관찰하며 도감을 채우세요.
발견 도감
0 / 3 발견
힘은 1/n, 줄 길이는 n배
짐을 드는 줄이 n가닥이면 각 가닥이 짐의 1/n씩만 버팁니다 — 필요한 힘은 짐 ÷ n.
대신 짐을 1m 올리려면 줄을 n미터 당겨야 합니다. 4가닥이면 힘은 1/4이지만 4m를 당겨야 1m가 오릅니다.
이건 지레와 똑같은 원리입니다 — 에너지는 보존되고, 힘을 아끼는 대가는 언제나 거리입니다.
도르래의 세계
크레인, 엘리베이터, 블라인드 줄, 돛배의 밧줄 — 모두 도르래 조합입니다. 올림픽 역도 선수도 바벨을 들 때 몸의 '레버'를 씁니다.
도전: 트레이드오프 체감
🎯 120kg 짐을 4가닥으로 들어 보세요 — 필요한 힘은? 그리고 그 짐을 1m 올리려면 줄을 몇 m 당겨야 할까요?
도전: 트레이드오프 체감
🎯 120kg 짐을 4가닥으로 들어 보세요 — 필요한 힘은? 그리고 그 짐을 1m 올리려면 줄을 몇 m 당겨야 할까요?
발견 도감
0 / 3 발견
확인 퀴즈
60kg 짐을 4가닥으로 들 때 필요한 힘은 몇 kg?
4가닥 도르래로 짐을 1m 올리려면 줄을 몇 m 당겨야 할까요?
도르래가 '힘을 아껴 주는' 진짜 이유는?
힘과 거리의 트레이드오프를 봤습니다. 다음엔 빛의 각도가 출력을 결정하는 태양광 패널 — 에너지를 수확하는 공학입니다.