도르래·지레 계산기

움직도르래 하나마다 줄 가닥이 둘씩 늘어 그만큼 나눠 듭니다. 하나면 절반, 둘이면 4분의 1, 셋이면 6분의 1입니다. 대신 줄을 그 배수만큼 더 당겨야 해서 총 일은 같습니다.

줄 한 가닥이 그대로 하중을 들기 때문입니다. 고정도르래는 힘의 방향만 바꿔 위로 들어 올리는 대신 아래로 당길 수 있게 해 줍니다. 몸무게를 실을 수 있어 실제로는 훨씬 편하지만 힘의 크기 자체는 같습니다.

움직도르래 2개면 됩니다. 줄이 4가닥이 되어 15kgf로 줄어듭니다. 1개로는 30kgf라 모자랍니다. 다만 도르래와 줄의 무게, 마찰이 더해지므로 여유를 두는 편이 안전합니다.

힘 × 힘팔 = 하중 × 하중팔입니다. 받침점에서 힘점까지가 멀수록 적은 힘으로 들 수 있고, 그만큼 힘점을 더 많이 움직여야 합니다. 힘팔이 하중팔의 두 배면 힘은 절반, 이동 거리는 두 배가 됩니다.

힘점이 받침점과 하중 사이에 있어 힘팔이 하중팔보다 짧기 때문입니다. 핀셋·젓가락·팔꿈치가 여기에 속하며, 힘은 더 들지만 끝이 크고 빠르게 움직이는 이점을 얻습니다. 힘을 아끼는 것만이 도구의 목적은 아닙니다.

도구를 써도 해야 하는 일의 양은 줄지 않는다는 것입니다. 힘을 절반으로 줄이면 거리가 두 배가 되어 힘 × 거리는 그대로입니다. 도르래·지레·빗면 모두 마찬가지이며, 오히려 마찰 때문에 실제로는 조금 더 일해야 합니다.