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들어올리는 힘을 줄여보자|
준비물 |
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실험과 관찰
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1. 두꺼운 도화지를 20cm정도로 잘라서 준비한다
2. 시소 받침대를 만든다.
3. 시소받침대를 가운데 오도록 해서 수평을 만든다.
4. 시소의 한편에 물체를 올리고 반대편에 물체를 들어올릴 수 있도록 동전을 올려놓는다.
5. 시소의 받침대를 물체 쪽으로 조금 옮기고, 반대편에 동전을 올려 본다.
6. 동전의 개수를 비교한다. |
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왜 그럴까요? |
아주 크고 무거운 돌덩리를 직접 들어서 올릴 수는 없지요. 하지만 도구를 사용해서 힘을 증대시킬 수 있다면 들어올릴 수도 있지요. 여러 가지 도구 중에서 가장 간단한 지레를 살펴볼까요?
지레에는 3가지 중요한 지점이 있습니다. 힘을 주는 힘점, 지레를 받치는 받침점, 그리고 물체에 힘을 작용하는 작용점입니다.
위 그림과 같은 지레의 한쪽 끝에 아래로 힘을 주면 다른 쪽은 물체에 위로 힘을 작용하여 물체를 들어올립니다. 즉, 힘의 방향이 바뀝니다.
지레의 받침점을 물체에 더 가깝게 하고 지레에 힘을 가하면, 힘점의 이동 거리가 길어지고, 받침대를 물체에서 멀리 놓을수록 힘점의 이동 거리가 짧아집니다.
이 경우에도 빗면에서처럼 힘점에 가한 힘과 그것의 이동 거리의 곱은 작용점에 작용한 힘과 물체가 움직인 거리를 곱한 값과 항상 같습니다.
(힘×이동 거리)힘점 = (힘×이동 거리)작용점
따라서 작은 힘으로 물체를 들어올리기 위해서는 지레의 받침대를 들어올리고자 하는 물체에 가깝게 놓아야 하지요. 그래서 인형을 들어올릴 때에도 지레 받침대가 가운데에 있을 때는 동전 두 개 만큼의 힘이 필요했지만 지래 받침대를 인형 쪽에 가깝게 옮겨 주니까 동전 한 개로도 충분하지요.
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