분류
1. 개요
- 영어: pulley
- 일본어: 滑車(かっしゃ)
2. 원리
1. 회전하는 바퀴 위의 한 지점의 운동방향은 바퀴의 접선 방향이므로, 도르래 바퀴 위에 로프를 걸치면 힘의 방향을 바꿀 수 있다.
2. 한 물체가 여러개의 로프로 지탱되고 있으면 로프 하나가 지탱하는 무게는 물체 전체 무게를 로프 갯수로 나눈 것과 같다.
3. 이것이 가능한 이유는 물체의 일(W;work)의 총량은 힘(F;Force) 곱하기 변위(S;Displacement) 와 같기 때문이다.
즉 같은 일을 적은 힘으로 할 수 있도록 하기 위해 줄과 바퀴를 통해 일을 하는 시간을 늘리는 것이다.
W=FS로 일의 크기를 구할 수 있다. 영어 약자의 뜻은 3번 참고.
2. 한 물체가 여러개의 로프로 지탱되고 있으면 로프 하나가 지탱하는 무게는 물체 전체 무게를 로프 갯수로 나눈 것과 같다.
3. 이것이 가능한 이유는 물체의 일(W;work)의 총량은 힘(F;Force) 곱하기 변위(S;Displacement) 와 같기 때문이다.
즉 같은 일을 적은 힘으로 할 수 있도록 하기 위해 줄과 바퀴를 통해 일을 하는 시간을 늘리는 것이다.
W=FS로 일의 크기를 구할 수 있다. 영어 약자의 뜻은 3번 참고.
3. 종류
밑의 설명은 토크를 고려하지 않은 설명이다.
- 고정도르래
회전축을 고정시킨 도르래. 힘의 방향을 바꿀 수 있는 도르래이다. 도르래의 회전축은 고정되어 있고 걸친 줄의 한쪽을 당겨서 다른 쪽의 물체를 끌어당기거나 들어 올리는 역할을 한다. 힘의 방향을 바꿀 수 있지만, 하중과 같은 크기의 힘이 필요하다. 100N의 물체를 들어 올리려면 힘 100N이 필요하다. 이런 구조를 채택한 대표적인 물건으로는 대형 깃대[3]와 엘리베이터[4]가 있으며 힘의 이득을 얻을 수 없어 주로 가벼운 물체를 들어올릴 때만 사용하고, 무거운 물체를 들어올릴 때는 움직도르래와 함께 사용한다. 그래도 힘을 중력 방향으로 당길 수 있다는 점 덕에 같은 크기의 힘이어도 일 자체는 좀 수월하다.
- 복합도르래
고정도르래와 움직도르래를 조합한 도르래. 이 경우에는 힘 효과의 확대율은 움직도르래의 수에 비례한다(2의 배수로). 사용 사례는 대부분 위의 움직도르래 문단에 있다. 움직도르래는 살생활에선 단독으로 쓰기가 어렵기 때문에 열에 아홉은 고정도르래와 조합된다.
- 차동도르래
지름이 다소 다른 고정도르래 A, B를 같은 축 위에 놓고 줄을 도르래 A에서 움직도르래 C에걸고 다시 다른 고정도르래 B에 건 도르래.
이 외에도 평벨트 풀리, V-belt pulley가 있다.
4. 대중매체에서의 도르래
[1] 깃발을 달기 위한 기둥 [2] 도르래가 걸린 줄의 한쪽 끝에는 케이지를, 다른 한쪽에는 빈 케이지보다 약간 무거운 무게추를 매단 구조.[3] 깃발을 달기 위한 기둥 [4] 도르래가 걸린 줄의 한쪽 끝에는 케이지를, 다른 한쪽에는 빈 케이지보다 약간 무거운 무게추를 매단 구조.[5] 기계실 없는 엘리베이터나 고속 엘리베이터 등. 중저속의 경우는 고정도르래만 쓰기도 한다.[6] 물론 어디까지나 이론상으로 그렇다는 것이다. 실제로는 짐을 고정하는 움직 도르래의 중량이 반영되어야 하기 때문에 실제로 드는 힘은 그보다 좀 크다.[7] 기계실 없는 엘리베이터나 고속 엘리베이터 등. 중저속의 경우는 고정도르래만 쓰기도 한다.[8] 물론 어디까지나 이론상으로 그렇다는 것이다. 실제로는 짐을 고정하는 움직 도르래의 중량이 반영되어야 하기 때문에 실제로 드는 힘은 그보다 좀 크다.