도르래
2009-05-02
준비물
도르래, 추, 용수철, 저울
목적
1. 도르래의 원리를 알아보자.
2. 움직도르래와 고정도르래의 원리와 그 차이점에 대해 알아보자.
2. 움직도르래와 고정도르래의 원리와 그 차이점에 대해 알아보자.
실험과정
실험 1. 도르래의 원리
1. 2층 높이에서 물이 담긴 양동이에 끈을 달아 들어올린다.
2. 도르래를 막대에 고정시켜놓고 줄을 도르래에 끼워 연결한다.
3. 줄의 한쪽 끝을 양동이에 묶고 밑에서 줄을 잡아당겨 양동이를 들어올린다.
2. 도르래를 막대에 고정시켜놓고 줄을 도르래에 끼워 연결한다.
3. 줄의 한쪽 끝을 양동이에 묶고 밑에서 줄을 잡아당겨 양동이를 들어올린다.
실험 2. 고정도르래의 원리
1. 스탠드에 걸려있는 용수철에 추 한 개를 건 후 용수철의 길이를 재어본다.
2. 추를 한 개씩 더 걸면서 용수철의 길이를 재어본다.
3. 용수철에 도르래를 끼우고 위 과정을 반복한 후, 용수철이 늘어난 길이를 비교한다.
2. 추를 한 개씩 더 걸면서 용수철의 길이를 재어본다.
3. 용수철에 도르래를 끼우고 위 과정을 반복한 후, 용수철이 늘어난 길이를 비교한다.
실험 3. 움직도르래의 원리
1. 용수철 고리에 추를 달아본다.
2. 용수철 저울에 끈을 달고 고정도르래에 끼운 후 같은 추를 달아본다.
3. 용수철 끝에 줄을 매단 후 용수철을 스탠드에 고정시켜 움직도르래를 만든다.
4. 움직도르래에 추를 매달아 용수철의 길이를 잰다.
5. 용수철이 늘어난 길이를 비교한다.
2. 용수철 저울에 끈을 달고 고정도르래에 끼운 후 같은 추를 달아본다.
3. 용수철 끝에 줄을 매단 후 용수철을 스탠드에 고정시켜 움직도르래를 만든다.
4. 움직도르래에 추를 매달아 용수철의 길이를 잰다.
5. 용수철이 늘어난 길이를 비교한다.
실험 4. 복합도르래의 원리
1. 고정도르래와 움직도르래를 설치한다.
2. 추를 1개 달고 밑에 고정시킨 용수철의 늘어난 길이를 재 본다.
3. 추의 수를 늘여가며 용수철의 길이를 측정한다.
2. 추를 1개 달고 밑에 고정시킨 용수철의 늘어난 길이를 재 본다.
3. 추의 수를 늘여가며 용수철의 길이를 측정한다.
탐구과정
도르래를 잘 쓰면 지레를 쓸 때와 마찬가지로 작은 힘으로도 무거운 물체를 들어올릴 수 있다. 이때도 지레와 마찬가지로 물체가 움직인 거리보다 물체를 들어올리기 위해 끈을 당기는 거리가 늘어난다.
고정도르래는 끈을 도르래에 걸쳐서 사용한다. 이때는 물체가 올라간 거리와 줄을 당기는 길이가 같다. 따라서 힘이 달라지지 않는다. 물체를 들어올리려면 물체의 무게와 같은 크기의 힘이 필요하다는 뜻이다. 이와 같이 고정 도르래는 단지 힘의 방향을 바꿔주는 역할만 한다. 
움직도르래를 쓰는 경우에는 물체가 올라간 거리와 줄을 당기는 길이가 같지 않다. 움직도르래를 하나 쓰면 당겨야 하는 줄의 길이는 물체가 올라간 거리의 두 배이다. 물체를 들어올리는데 필요한 힘이 반으로 준다는 뜻이다.
움직도르래와 고정도르래를 적당히 연결하면 힘을 더욱 줄일 수 있다. 움직도르래가 두 개 들어간 경우에는 당겨야 하는 줄의 길이가 물체를 들어올리는 높이의 4배로 되고 필요한 힘은 물체 무게의 1/4이 된다.
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