Q. 도르래의 과학적 원리가 뭔지 궁금해요.
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.고정형 도르래는 회전축을 고정시킨 도르래이며 힘의 방향을 바꿀 수 있는 도르래입니다. 도르래의 회전축은 고정되어 있고 걸친 줄의 한쪽을 당겨서 다른 쪽의 물체를 끌어당기거나 들어 올리는 역할을 합니다. 힘의 방향을 바꿀 수 있지만, 하중과 같은 크기의 힘이 필요합니다. 100N의 물체를 들어 올리려면 힘 100N이 필요합니다. 이런 구조를 채택한 대표적인 물건으로는 대형 깃대와 엘리베이터가 있으며 힘의 이득을 얻을 수 없어 주로 가벼운 물체를 들어 올릴 때만 사용하고, 무거운 물체를 들어 올릴 때는 움직도르래와 함께 사용합니다. 그래도 힘을 중력 방향으로 당길 수 있다는 점 덕에 같은 크기의 힘이어도 일 자체는 좀 수월합니다. 움직형 도르래는 회전축이 고정되지 않고 이동하는 도르래입니다. 도르래에 걸친 줄의 한쪽을 고정하고 도르래에 움직이려는 물체를 걸어 도르래와 함께 당깁니다. 힘의 방향을 바꾸지는 못하지만 절반의 힘으로 하중을 지탱할 수 있으며 기중기, 엘리베이터 등에 많이 쓰이는데, 주로 고정도르래와 같이 쓰입니다. 힘의 이득을 얻을 수는 있지만, 물체가 이동하는 거리는 끌어당긴 줄의 길이의 절반밖에 되지 않습니다. 대신 무게 100N의 물체를 들어 올릴 때, 하나의 움직도르래를 사용하면 50N의 힘만 있어도 됩니다. 넓게 보면 오프로더의 윈치도 움직도르래에 해당됩니다.출처:한국과학기술연구회