[교육]생활속의 과학원리

소개

지레에 대한 과학원리를 쉽게 설명하였습니다.

목차

1. 지레란
2. 지레의 역사
3. 지레의 원리
4. 지레의 움직이는 거리
5. 지레의 종류

본문내용

1. 지레란
막대를 이용하여 작은 힘을 큰 힘으로 바꾸는 장치를 지레라 한다. 지레에는 막대한 한 점을 물체로 받쳐 고정시켜 놓는 받침점, 지레에 힘을 가하는 힘점, 지레가 다른 물체에 힘을 미치는 작용점(일점)의 3가지 중요한 점이 있다.

2. 지레의 역사
오늘날에도 건축이나 토목 공사에 이용되고 있는 지레를 인류가 처음 이용하기 시작한 것은 아주 오래 전의 일로, 고대 이집트에서 피라미드를 축조할 때에도 널리 사용되었다고 한다.
이러한 지레의 원리를 처음 역학적으로 설명한 사람은 기원전 250년경, 그리스의 아르키메데스라고 한다
고대 그리스 최대의 수학자 아르키메데스는 지레의 원리를 이용하는 데에도 뛰어난 재능을 가지고 있었다.
일찍이 지렛대의 반비례 법칙을 발견한 그는 시라쿠사의 왕 히에론에게 긴 지렛대와 지렛목만 있으면 지구도 움직일 수 있다고 장담하였다. 왕이 해변 모래톱에 올려놓은 군함에 병사들을 가득 태우고 이것을 물에 뛰우라고 명령하자 아르키메데스는 지렛대를 응용한 도르레를 사용하여 이를 쉽게 해결하였다.

3. 지레의 원리
힘 무거운 짐을 들어올리는 일을 할 때 자신의 만으로 들어올린다면 허리에 상당한 무리가 올 것이다. 작은 힘으로도 물체를 들어올릴 수 있을 정도의 큰 힘을 낼 수 있는 장치는 지레, 도르래, 축바퀴, 빗면이용, 바퀴가 있다.
그림은 지레를 나타낸 그림이다. 받침점의 위치가 어디냐에 따라 힘을 들이는 정도가 결정된다. 만약 받침점이 무거운 물체 즉 작용점 근처에 있다면 작은 힘이 들어가도 물체를 들어올릴 수 있을 것이고 받침점이 힘점 근처에 있으면 지레를 이용하는 이유가 없어질 것이다.
이처럼 받침점과 작용점과의 거리, 받침점과 힘점사이의 거리에 따라 가해지는 힘이 결정된다. 즉 물체의 무게*받침점과 작용점사이의 거리 = 가해지는 힘*받침점과 힘점의 거리 이런 원리가 성립된다.
하지만 매우 무거운 물체를 들어올리려면 받침점과 힘점사이의 거리가 매우 길어야 한다. 즉 공간상의 제약을 받게 된다.
지레는 힘의 모멘트의 원리를 이용한 것이다. `힘의 모멘트`란 물체의 무게와 받침점에서 물체까지의 거리의 곱을 의미하는데, 지렛대가 수평이 되기 위해서는 받침점 양쪽의 힘의 모멘트가 같아야 한다.

참고자료

· 없음