정약용 선생이 발명한 거중기는 어떠한 과학적 원리로 작동을 했었나요?
다산 정약용 선생이 아주 다양한 발명품도 많이 만드셨다고 하는데, 그 중에서 거중기는 어떠한 과학적 원리로 작동을 했었나요? 지렛대의 원리라고 하는데 잘 이해가 안가서 여쭤봅니다~♡
8개의 답변이 있어요!안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
조선시대 거중기는 도르래의 원리를 이용하여 무거운 물체를 들어올리는 데 사용되었습니다.
거중기는 위와 아래에 각각 네 개씩의 도르래를 연결한 후 아래 도르래 밑으로 물체를 달아매고,
뒤 도르래의 양쪽으로 잡아당길 수 있는 끈을 연결합니다.
도르래의 원리를 이용하여 작은 힘으로 무거운 돌을 들어 올리는 모습 이어서
끈을 물레에 감아 당기면 도르래에 연결된 끈을 통해 무거운 물체도 가볍게 들어 올릴 수 있도록 설계되었습니다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
거중기는 위에 4개와 아래 4개의 도르래를 수평으로 연결하고 아래 도르래 밑으로 물체를 달아매고, 위쪽 도르래의 양쪽으로 잡아당길 수 있는 끈을 연결하여 끈을 잡아당기면 도르래가 움직이면서 물체가 위로 들어 올려지게 만들었습니다.
이 거중기로 수원화성을 만들었습니다
안녕하세요. 배진호 과학전문가입니다.
물체를 묶은 줄을 여러개의 도르래를 거치게 합니다. 이렇게 하면 도르래의 개수만큼 물체의 무게가 분산되어 작은힘으로 무거운것을 들수있습니다.
이게 거중기의 원리입니다
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 움직 도르래는 물체를 들어 올리는데 필요한 힘의 크기를 줄여줍니다. 거중기는 위에 4개와 아래 4개의 움직이는 도르래를 수평으로 연결하고 아래 도르래 밑으로 물체를 달아매고, 위쪽 도르래의 양쪽으로 잡아당길 수 있는 끈을 연결하여 끈을 잡아당기면 도르래가 움직이면서 물체가 위로 들어 올려지게 만들었습니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.
거중기의 원리는 현대에 있어서는 매우 간단한 원리입니다. 당시로써는 그 원리는 어떻게 알아냈는지 궁금하긴 합니다. 그리고 정약용 선생의 계산이 현대의 계산과 큰 차이가 있는데 그때의 계산법은 어떻게 만들어진 것인지도 의문입니다.
거중기의 핵심 원리는 도르래입니다. 각각 4개의 고정도르래와 움직도르래가 사용되었습니다. 움직도르래를 사용하여 물체를 들면 도르래 개수 n개마다 1/2n제곱의 힘으로 들어올릴 수 있습니다. 거중기에는 4개의 움직도르래가 사용되었으니 1/16(2의 4제곱)의 힘이 든다는 것입니다. 그리고 움직도르래의 경우 물체가 움직여야 할 거리(들어올리는 경우 높이)의 2배 길이의 줄이 필요하기 때문에 2배의 힘이 필요합니다. 움직도르래를 통해서 한 사람이 16배의 힘을 낼 수 있는데 1/2 반감되어 8배의 힘을 만들 수 있는 것입니다. 그리고 줄을 당길 수 있게 양쪽에 하나씩 붙어 있는 축바퀴(얼레 형태로 되어 있음)가 있는데 그 손잡이가 중심에서 거리가 떨어져 있어서 지렛대의 원리도 작용됩니다. 줄이 감기는 부분의 반경 보다 실제 사람이 잡고 돌리는 손잡이의 운동 반경이 크기 때문에 지렛대의 원리가 작용하는 것입니다. 그 차이가 5배 정도 된다고 가정할 경우 1/5의 힘으로 당길 수 있는데 손잡이 하나에 두사람이 붙어서 당길 수 있었다고 합니다. 그렇게 되면 한사람이 당기는데 드는 힘이 1/10이 필요한 것입니다. 도르래와 지렛대로 얻은 효율을 계산하면 1/80 정도 힘으로 물체를 들어올릴 수 있는 것으로 한사람이 80배의 힘을 낼 수 있다고도 볼 수 있습니다. 정약용 선생의 계산으로는 25배의 힘을 낼 수 있다고 기록한 것을 보아 축바퀴에서 반경의 차이가 3.125배이거나 한사람의 힘 기준이라면 1.5625배 정도 였을 것 같습니다. 상세 사이즈는 알지 못하기 때문에 정확한 수치는 모르겠지만 도르래의 원리와 지렛대의 원리를 통한 효율적인 장치임은 분명합니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
정약용 선생이 발명한 거중기는 힘의 균형원리에 기초한 간단한 기계로, 지렛대 원리를 이용하여 무게를 측정하는 장치입니다.
거중기는 무게를 측정하기 위해 두 개의 팔로 이루어져 있습니다. 한쪽 팔에는 무게를 실어서 올리는 무게추가 달려 있고, 다른 한쪽 팔에는 무게를 측정하는 눈금이 있습니다. 이렇게 무게추와 눈금이 있는 두 팔은 지렛대 원리에 따라 균형을 이루게 됩니다.
거중기의 작동 원리는 매우 간단합니다. 무게추의 무게가 실려 있는 팔에 작용하는 힘 F1과 무게추의 무게가 측정되는 팔에 작용하는 힘 F2는 서로 반대 방향으로 작용하며, 이 두 힘이 균형을 이루면 무게추의 무게를 측정할 수 있습니다.
안녕하세요.
다산 정약용 선생은 실제로 다양한 발명품을 만들었지만, 거중기는 그 중 하나가 아닙니다. 거중기는 다산 정약용 선생과는 관련이 없는 발명품입니다. 거중기는 지렛대의 원리를 기반으로 작동하는 장치로, 무거운 물체를 들어 올리거나 이동시킬 때 사용됩니다.
지렛대는 평형의 원리에 따라 동작하는 원숭이 막대기를 발전시킨 것으로, 물체를 균형점을 중심으로 회전시킵니다. 거중기는 이 원리를 이용하여 작동합니다. 일반적인 거중기는 기준점에 기준점에서 회전하는 지점인 축이 있으며, 물체의 무게를 균형점에 가깝게 분산시키기 위해 거대한 팔레트나 블록을 사용합니다.
지렛대 원리에 따르면, 물체의 무게와 거리는 서로 반비례 관계에 있습니다. 따라서, 무게가 큰 물체를 들어올리기 위해서는 거리가 더 긴 부분에 더 작은 무게를 가진 물체를 놓아야 합니다. 이렇게 하면 작은 힘으로도 큰 무게를 들어올릴 수 있게 됩니다.
거중기는 이 원리를 활용하여 작동하며, 큰 무게를 들어올리기 위해 작은 힘을 사용할 수 있게 해줍니다. 거중기는 산업 현장이나 공사 현장에서 사용되며, 물체를 들어올리거나 이동시키는 데 도움을 줍니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
거중기는 정약용이 고안한 기계로 1792년 수원 화성을 쌓는데 이용되었습니다.
도르래의 원리를 이용하여 작은 힘으로 무거운 물건을 들어 올리는 장치입니다.
정약용은 정조가 중국에서 들여온 '기기도설'이란 책을 참고하여 거중기를 개발하였습니다.
그 원리는 위에 네 개의 도르래와 아래에 네 개의 도르래를 연결하고 아래 도르래 밑으로 물체를 달아매고, 뒤 도르래의 양쪽으로 잡아당길 수 있는 끈을 연결하여 이 끈을 물레에 감아 물레를 돌림에 따라 도르래에 연결된 끈을 통해 물체가 위로 들어올려지도록 했습니다.
