지렛대는 어떤 원리로 지렛대에 가하는 힘이 절반으로 줄어 들게 되나요?

Question

안녕하세요? 지렛대를 이용하면 무거운 물건이라고 하더라도 쉽게 운반할수 있게 되는데요~ 그런데 이런 지렛대는 어떤 원리가 작용하여 가하는 힘이 줄어들게 되는건가요?

Answer 1

안녕하세요.

지렛대의 원리는 기계적 이점을 제공하는 고전적 물리 법칙에 기초를 두고 있습니다. 이 원리는 힘의 작용점과 저항점 사이의 거리 비율을 통해 어떻게 힘을 효율적으로 사용할 수 있는지를 설명합니다. 지렛대는 힘을 절약하고 더 큰 작업을 수행할 수 있게 해주는 간단하지만 강력한 도구입니다.
지렛대가 작동하는 기본 원리는 모멘트의 원리와 토크의 균형에 근거합니다. 토크(torque)는 회전력을 의미하며, 이는 힘의 크기, 힘의 작용 방향, 회전축으로부터 힘의 작용점까지의 거리에 의해 결정됩니다. 지렛대의 효율성은 힘의 작용 거리(힘의 팔 길이)가 저항의 작용 거리(저항의 팔 길이)보다 길 때 증가합니다. 이를 수식으로 표현하면 :

힘 x 힘의 팔 길이 = 저항 x 저항의 팔 길이

이 관계식에서, 힘의 팔 길이를 저항의 팔 길이보다 길게 설정하면, 같은 양의 작업을 수행하기 위해 필요한 힘은 상대적으로 줄어듭니다. 예를 들어 ,지렛대의 한쪽 끝에 2미터의 팔 길이로 100뉴턴의 힘을 가하고, 다른 쪽 끝의 팔 길이가 1미터인 저항에 대항하여 작업을 할 경우, 저항쪽에서는 200뉴턴의 힘이 발휘됩니다. 이처럼 지렛대는 힘의 팔 길이를 조절함으로써 작은 힘으로 큰 저항을 이길 수 있는 기계적 이점을 제공합니다.