일상생활에서 도구를 활용하는 예, 지레를 이용한 도구, 지레를 이용한 물건

힘(force)은 물체의 운동 상태나 모양을 변화시키는 물리량을 의미한다. 정지해 있는 물체를 밀거나 당겨서 움직이게 하거나, 움직이는 물체를 막아서 멈추게 하는 것이 운동 상태를 변화시키는 것이다. 그리고 물체를 누르거나 당겨서 모양을 변화시킬 수 있다. 힘은 물체의 질량 곱하기 물체의 가속도로 표현되는데, 이것은 힘이 질량이 있는 물체를 가속시키거나 감속시키는 물리량이라는 것을 의미한다. 오늘은 일상생활에서 힘을 이용하는 도구를 사용하는 예를 살펴보도록 할게요.

 

1.마찰력

마찰력은 물체와 물체가 서로 맞닿은 채로 미끄러져 움직일 때 작용하는 힘이다. 물체를 움직이려고 하는 힘과 항상 반대 방향으로 작용하므로 물체의 움직임을 방해한다. 정지한 물체에 어느 정도의 힘을 주어도 처음에는 물체가 움직이지 않는다. 이때 작용 하는 마찰력을 정지 마찰력이라고 한다. 정지 마찰력은 물체에 주는 힘의 크기와 같다. 최대 정지 마찰력은 물체가 움직이기 직전의 마찰력이다. 물체에 최대 정지 마찰력보다 큰 힘을 주면 물체가 움직이기 시작한다. 물체가 움직이는 동안 일정하게 작용하는 마 찰력을 운동 마찰력이라고 한다.

 

2. 지레를 이용한 일상생활 도구

지레에는 힘점, 받침점, 작용점이 있으며, 작동하는 원리에 따라 세 가지 종류로 나눈ㄴ데 힘점이란 지레에서 힘을 가하는 지점을 말하낟. 받침점은 지레에서 막대를 받치고 있는 지점을 말하며 작용점은 지레가 움직여 물체에 힘을 작용하는 지점이다.

 

1종 지레

1종 지레는 지레의 세 가지 종류 중 하나로, 축(받침점)이 가운데에 위치하고 힘점과 저항점이 양쪽 끝에 있는 형태입니다. 이 구조에서는 힘을 가하는 방향과 저항이 작용하는 방향이 서로 반대가 됩니다. 예를 살펴보면, 시소는 가운데 받침점이 있고, 한쪽에서 힘을 가하면 반대쪽이 올라갑니다. 가위는 손잡이가 힘점, 날이 저항점, 가운데 연결 부분이 축입니다. 저울은 균형을 맞추기 위해 양쪽에 무게를 올리는 방식입니다.

지레 종류

2종 지레

2종 지레는 축(받침점)이 한쪽 끝에 위치하고, 저항점이 가운데, 힘점이 반대쪽 끝에 있는 형태입니다. 이 구조에서는 힘을 가하는 방향과 저항이 작용하는 방향이 동일합니다. 예로는 병따개로 병뚜껑을 따는 과정에서 병따개의 끝이 축, 병뚜껑이 저항점, 손으로 잡아 올리는 부분이 힘점입니다. 외바퀴 손수레는 손잡이가 힘점, 짐이 실리는 부분이 저항점, 바퀴가 축입니다. 호두까개는 손잡이가 힘점, 호두가 저항점, 연결 부분이 축입니다.

 

3종 지레

3종 지레는 받침점, 힘점, 작용점 순으로 위치하며, 힘을 적게 들이는 것보다 정밀한 작업을 하기 위한 도구에 활용되며 예로는 핀셋, 낚싯대 등이 있다. 삽은 손으로 잡고 힘을 가하는 부분이 힘점, 흙이 실리는 부분이 저항점, 삽 끝이 축입니다. 낚싯대는 손으로 잡는 부분이 힘점, 낚싯줄이 연결된 부분이 저항점, 손잡이 끝이 축입니다. 젓가락은 손가락으로 힘을 가하는 부분이 힘점, 음식이 집히는 부분이 저항점, 손끝이 축입니다.

 

3. 도구를 이용할 때 힘의크기

지레나 빗면을 이용하면 물체의 무게보다 작은 힘으로 물체를 들어 올릴 수 있다. 지레와 빗면을 이용할 때 힘의 크기가 작아지는 것은 일의 양과 연관 지어 생각해 볼 수 있다. 일의 양은 힘의 크기와 힘이 가해진 방향으로 움직인 거리의 곱으로 구한다. 일의 원리에 의하면 도구를 사용할 때나 도구를 사용하지 않을 때나 물체를 들어 올릴 때 한 일의 양은 같다.

지레를 이용한 도구(출처 금석출판사)