[집에서 하는 과학 실험]고정 도르래와 움직 도르래 만들기

고정도르래와 움직도르래

 

안녕하세요. 이번 포스팅에서는 간단하게 도르래를 만드는 방법과 고정도르래와 움직도르래의 원리를 알아보는 실험을 소개해 보도록 하겠습니다. 

도르래:

도르래는 바퀴에 감은 줄을 당겨 물체를 움직이는 도구로 힘의 방향을 바꾸어주는 고정 도르래와 힘의 크기를 줄여주는 움직 도르래가 있다. 

도르래의 종류와 원리:
도르래에는 위치가 고정되어 있는 고정 도르래와 물체와 함께 움직이는 움직 도르래가 있다. 고정 도르래를 사용할 경우에는 물체를 직접 들어 올리는 것과 비교했을 때 힘의 이득은 없지만, 줄을 아래로 당기면 물체가 위로 올라가서 편리하다는 이점이 있다. 

움직 도르래를 사용하는 이유는 지레와 마찬가지로 힘이 덜 들기 때문이다. 움직 도르래를 사용하면 힘의 크기가 줄어든다. 만일, 힘의 방향도 바꾸면서 물체를 들어 올리는 힘의 크기도 줄이고 싶다면, 고정 도르래와 움직 도르래가 같이 있는 복합 도르래를 사용하면 된다.
[출처:네이버 지식백과,도르래 (초등과학 개념사전, 2015. 01. 09., 정지숙, 신애경, 황신영, 윤용석)]

 

도르래 만들어보기 

재료와 도구: 못쓰는 CD 두장, 테이프심, 줄, 글루건, 압축봉

 

<실험방법>

 

1. 테이프심에 못 쓰는 CD두장을 글루건으로 붙여 도르래 바퀴를 만들어줍니다. 

도르래 바퀴 만들기

 

2.고정도르래 만들기: 도르래 바퀴의 가운데 구멍난 부분을 통해 줄을 연결한 후 아래 사진과 같이 문틀 사이 봉에 메달아 고정시켜줍니다. (압축봉이 없다면 위쪽 어딘가에 고정시켜 줄 수 있으면 됩니다. )

 

3. 고정도르래가 설치가 되었다면 이제 고정도르래로 물건을 들어봅니다. 

 

 

4. 움직 도르래 만들기: 아래 사진처럼 도르래 바퀴를 로프의 중간에 위치시켜 움직도르래를 만들어줍니다. 움직도르래가 만들어졌다면 이제 움직도르래를 이용해 물건을 들어봅니다. 

 

관찰 포인트: 고정도르래로 물건을 들어올리면 힘의 방향만 바뀔 뿐 힘은 그대로인 반면, 움직도르래를 이용하면 힘의 방향은 바뀌지 않지만 힘은 반으로 줄어들게 됩니다.

 

실제로는 움직도르래를 이용해 물건을 들 때 힘이 덜 들지만, 고정도르래로 물건을 들 때 줄을 아래쪽으로 당기기 때문에 물건을 들기가 좀 더 편하게 느껴질 수 있습니다. 

 

따라서 힘을 주는 방향도 편하게 하고 힘도 덜 덜게 하고 싶다면 고정도르래와 움직도르래를 조합한 복합도르래를 사용하면됩니다. 실제 사용되는 도르래는 대부분 고정도르래와 여러개의 움직도르래를 조합한 복합도르래로 정약용이 발명한 거중기도 복합도르래의 일종입니다. 

 

도르래의 원리는 물리부분에서 빠지지 않고 나오는 것 중 하나인데,  도르래를 만들어 간단하게 집에서 실험해 보면 아이들이 도르래의 원리를 아주 쉽게 이해할 수 있습니다~