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초등 6학년 (11-12세)

초등 6학년 지레와 도르래

Levers & Pulleys

지레와 도르래는 작은 힘으로 무거운 물체를 움직이게 도와주는 도구예요. 지레는 막대를 받침점에 걸쳐 쓰는데, 받침점을 물체 쪽으로 가까이 옮길수록 힘을 주는 쪽은 길어져 더 작은 힘으로 물체를 들 수 있어요. 고정도르래는 당기는 방향을 바꿔 주고, 움직도르래는 드는 힘을 절반으로 줄여 주는 대신 줄을 두 배로 당겨야 해요. 받침점 위치를 바꿔 힘이 얼마나 줄거나 느는지 보고, 세 가지 도르래를 골라 힘의 크기와 방향을 비교해 봐요.

지레의 원리

30%
💡 지레란?
①막대를 받침점에 걸쳐 물체를 들어 올리는 도구를 지레라고 해요.
②받침점에서 물체까지 거리와 받침점에서 힘을 주는 곳까지 거리의 비에 따라 필요한 힘이 정해져요.
③받침점이 물체에 가까울수록 작은 힘으로 들 수 있어요. 처음 그림처럼 거리가 30 : 70이면 필요한 힘은 물체 무게의 약 0.43배예요.
④대신 힘을 주는 쪽 끝은 더 먼 거리를 움직여야 해요.
⑤시소, 병따개, 가위, 손톱깎이가 지레를 이용한 도구예요.

도르래의 종류와 원리

🔧 고정도르래
①고정도르래는 천장 같은 곳에 고정되어 움직이지 않아요.
②줄을 아래로 당기면 물체가 위로 올라가서, 당기는 방향을 바꿔 줘요.
③힘의 크기는 줄어들지 않아서, 10 kg 물체를 들려면 10 kg만큼 당겨야 해요.
④국기 게양대 꼭대기의 도르래가 고정도르래예요.

힘을 덜 들이면 생기는 일

생활 속 지레
시소 / 병따개 / 가위 / 집게 / 손톱깎이
받침점, 힘을 주는 곳, 물체가 있는 곳의 자리가 도구마다 달라요.
생활 속 도르래
국기 게양대(고정) / 기중기(복합) / 엘리베이터(도르래와 줄)
무거운 물체를 쉽게 들어 올리거나 원하는 방향으로 당길 수 있어요.
🏗️ 힘을 덜 들이면 생기는 일
①지레나 도르래를 쓰면 필요한 힘을 줄일 수 있어요.
②그 대신 힘을 주는 쪽이 움직여야 하는 거리가 늘어나요.
③힘이 절반이 되면 움직이는 거리는 두 배가 되어, 힘과 거리를 곱한 값은 그대로예요.
④도구는 일을 공짜로 해 주는 것이 아니라, 힘과 거리를 바꿔 주는 거예요.

정리

힘과 거리
힘 × 움직인 거리 = 일 (도구를 써도 그대로)
도구는 힘을 줄여 주는 대신 움직이는 거리를 늘려요.
🎯 핵심 정리
①지레: 받침점을 물체 가까이 두면 작은 힘으로 들 수 있어요.
②고정도르래: 당기는 방향만 바꾸고 힘의 크기는 같아요.
③움직도르래: 힘이 절반으로 줄고, 줄은 두 배로 당겨요.
④복합 도르래: 힘도 줄이고 방향도 바꿔요.
⑤도구를 써도 힘과 거리를 곱한 값은 그대로예요.

예제와 단원평가

예제 1
움직도르래 한 개로 물체를 들어 올리면, 필요한 힘과 당겨야 하는 줄의 길이는 각각 어떻게 될까요?
1
움직도르래는 물체와 함께 움직이며, 두 가닥의 줄이 무게를 나눠 받쳐서 힘이 절반으로 줄어요.
2
대신 물체가 올라가는 높이의 두 배만큼 줄을 당겨야 해요.
▸ 힘은 절반으로 줄고, 줄은 두 배로 당겨야 해요.
둘째 그림에서 움직도르래를 고르면 10 kg 물체를 5 kg만큼의 힘으로 들어요.
예제 2
도구를 써서 물체를 드는 힘을 절반으로 줄였어요. 힘과 움직인 거리를 곱한 값과, 움직여야 하는 거리는 어떻게 될까요?
1
도구를 써도 힘과 움직인 거리를 곱한 값은 변하지 않아요.
2
힘이 절반이 되었으므로 움직여야 하는 거리는 두 배가 되어, 곱한 값이 같아져요.
▸ 곱한 값은 그대로이고, 거리는 두 배가 돼요.
힘을 아끼면 거리를 더 써야 해요. 도구는 힘과 거리를 맞바꿔 주는 거예요.
단원평가 유형
지레와 도르래에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가요?
①고정도르래는 힘의 크기를 줄여 줘요.
②움직도르래는 힘을 절반으로 줄여 줘요.
③지레는 받침점이 물체에서 멀수록 작은 힘으로 들 수 있어요.
④도구를 쓰면 힘과 거리를 곱한 값이 줄어들어요.
⑤도르래를 써도 당기는 거리는 변하지 않아요.
▸ ② 움직도르래는 힘을 절반으로 줄여 줘요.
1
움직도르래는 물체와 함께 움직이며 힘을 절반으로 줄여 줘요. 대신 줄은 두 배로 당겨야 해요.
2
고정도르래는 방향만 바꾸고(①), 지레는 받침점이 물체에 가까울수록 작은 힘으로 들며(③), 힘과 거리를 곱한 값은 그대로이고(④), 힘이 줄면 당기는 거리가 늘어나요(⑤).
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