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일의 도구 - 지레, 빗면, 도르래 (SCLP physics)

Title : 일의 도구                                              Date :   18 /    10/   2018

힘의 이득이 있도록 고안한 장치(일의 이득은 없다)로 지레, 빗면, 도르래 등이 있다

Objective

지레(lever)

1.     Definition

무거운 물건을 움직이는 데에 쓰는 막대기

a solid bar, often made of metal, that you put under a heavy object to move it.

2.     Scientific definition

막대의 한 점을 받치고 그 받침점을 중심으로 물체를 움직이는 장치

A lever is a beam connected to ground by a hinge, or pivot, called a fulcrum. The ideal lever does not dissipate or store energy, which means there is no friction in the hinge or bending in the beam.

3.     Solving Problems

무게 100N인 돌을 지레를 이용하여 들어 올리고 있다. 20N에 힘을 작용하여 0.5m를 내렸더니 수평이 되었다면, 돌이 올라간 높이는?

4.     Scientific terms

작용점(a point of  action)지레를 사용하여 물체를 들어올릴 때 물체가 놓인 점

받침점: 지레의 받침이 놓인 지점

힘점: 지레에 힘을 가하는 지점

 

5.     Other Information

지레의 원리

:일의 원리에 의해  사람이 지레에 한 일= 지레가 물체에 한 일

                    F x s = w x h

받침점을 꼭직점으로 한 두 직각 삼각형의 닮음을 이용하면

F x b= w x h

6.     Think and Discuss

사람이 지레에 한 일 = 지레에 작용한 힘 x 지레의 이동 거리

W 사람 = F x s = ( w x  ) x ( h x  ) = w x h

지레가 물체에 한 일 = 지레가 물체에 작용한 힘 x 물체의 이동 거리

W지레 = w x h

물체를 직접 들어 올릴 때 한 일 = 물체의 무게 x 물체의 이동 높이

W직접 = w x h

*=②=③이므로 결국 모든 일은 같다. 지레 사용은 힘의 이득은 있을 수 있으나 일의 이득은 없다.

 

Objective

빗면(an inclined plane)

1.     Definition

높이가 다른 지점을 잇는 평평한 면

2.     Scientific definition

수평면에 대해 기울어진 면

An inclined plane, also known as a ramp, is a flat supporting surface tilted at an angle, with one end higher than the other, used as an aid for raising or lowering a load.

3.     Solving Problems

물체가 300N인 물체를 P지점까지 이동하는데 들어가는 힘을 구하여라.

(, 빗면의 길이는 6m, 직접적인 높이는2m)

4.     Scientific terms

 

 

5.     Other Information

빗면의 원리

일의 원리에 의해

빗면을 사용할 때 한 일 = 물체를 직접 들어 올릴 때 한 일

          F x s = w x h

빗면을 사용할 때 힘: F = w x   (s>h) 이므로 힘의 이득

힘을 작용한 거리: (s>h)이므로 이동 거리는 손해  

 

 

 

6.     Think and Discuss

일의 원리

빗면을 사용할 때 한 일 = 빗면에서 물체에 작용한 힘 x 빗면에서 물체가 이동한 거리

 W빗면 = F x s = (w x  ) x s = w x h

②물체를 직접 들어 올릴 때 한 일 = 물체의 무게 x 물체의 이동 높이

W직접 = w x h

*=이므로 결국 모든 일은 같다. 빗면의 사용은 힘의 이득은 있을 수 있으나 일의 이득은 없다.

 

Objective

도르래(pulley)

1.     Definition

줄을 걸어 물체를 들어 올리는 도구로 고정 도르래와 움직 도르래, 그리고 이 둘을 조합한 복합 도르래가 있다.

2.     Scientific definition

도르래의 종류

1. 고정 도르래: 천장 등에 매달아서 위치가 고정되어 있는 도르래

고정 도르래의 원리

고정 도르래를 사용할 때 한 일 = 물체를 직접 들어 올릴 때 한 일

F x s = w x h

줄을 당긴 힘: F=w ← 물체의 무게는 줄을 통해 그대로 전달된다. 힘의 이득이 없다.

줄을 당긴 길이: s = h ← 물체가 올라간 높이와 같아 이동 거리의 이득이 없다.

 

일의 원리

사람이 도르래에 한 일 = 줄을 당긴 힘(물체 무게) x 줄을 당긴 길이(올라간 높이)

    W사람 = F x s = w x h

도르래가 물체에 한 일 = 물체의 무게 x 물체가 올라간 높이

    W도르래 = w x h

2-2.  Scientific definition

2. 움직 도르래: 물체와 함께 움직이는 도르래

움직 도르래의 원리

움직 도르래를 사용할 때 한 일 = 물체를 직접 들어 올릴 때 한 일

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