도르래

Pulley

1 개요

바퀴에 끈이나 체인등을 이용해 힘의 방향을 바꾸거나 힘의 크기를 줄이는 장치. 지렛대, 쐐기 등과 함께 힘의 전달기구로 쓰이는 도구.

주로 고정도르래와 움직도르래로 나뉘며, 둘의 힘을 혼합한 복합도르래도 있다.

지렛대와 마찬가지로 도르래를 사용한다고 해서 물체를 움직이는데 필요한 전체 일의 크기는 변하지 않는다. 필요한 힘이 적어지는 대신 이동하는데 필요한 거리가 늘어나기 때문이다.

2 종류

밑의 설명은 토크를 고려하지 않은 설명이다.

• 고정도르래

회전축을 고정시킨 도르래. 힘의 방향을 바꿀수 있는 도르래이다. 도르래의 회전축은 고정되어 있고 걸친 줄의 한쪽을 당겨서 다른 쪽의 물체를 끌어당기거나 들어 올리는 역할을 한다. 힘의 방향을 바꿀수 있지만, 하중과 같은 크기의 힘이 필요하다. 100N의 물체를 들어 올리려면 100N힘이 필요하다. 힘의 이득을 얻을수 없어 주로 가벼운 물체를 들어 올릴때만 사용하고, 무거운 물체를 들어 올릴 때는 움직도르래와 함께 사용한다.

• 움직도르래

회전축이 고정되지 않고 이동하는 도르래. 도르래에 걸친 줄의 한쪽을 고정하고 도르래에 움직이려는 물체를 걸어 도르래와 함께 당긴다. 힘의 방향을 바꾸지는 못하지만 절반의 힘으로 하중을 지탱할 수 있다. 기중기, 엘리베이터 등에 많이 쓰이는데, 주로 고정도르래와 같이 쓰인다. 힘의 이득을 얻을 수는 있지만, 물체가 이동하는 거리는 끌어당긴 줄의 길이의 절반밖에 되지 않는다. 무게 100N의 물체를 들어 올릴때, 하나의 움직도르래를 사용하면 50N의 힘만 있어도 된다.

• 복합도르래

고정도르래와 움직도르래를 조합한 도르래. 이 경우에는 힘 효과의 확대율은 움직도르래의 수에 비례한다.

• 차동도르래

지름이 다소 다른 고정도르래 A,B를 같은 축 위에 놓고 줄을 도르래 A에서 움직도르래 C에걸고 다시 다른 고정도르래 B에 건 도르래.