4가지 도르래 (단일 고정 / 단일 움직 / 복합 / 차동) — 힘의 이득 ×1, ×2, ×N — 일의 보존을 직접 확인
도르래가 천장에 고정. 줄 한쪽 = 추, 반대쪽 = 손. 1m 당기면 1m 들림. 힘은 그대로지만 위로 들기 vs 아래로 당기기 — 방향이 바뀌어 더 편함.
도르래 자체가 추에 매달린다. 줄 한쪽은 천장 고정, 가운데는 도르래 휠, 반대쪽은 손. 줄을 2m 당기면 추는 1m만 들림. 힘이 절반으로 줄어든다!
고정 도르래(천장) + 움직 도르래(추) 조합. 줄이 두 도르래 사이를 지그재그. 더 많은 도르래로 ×4, ×6, ×8 까지 가능. 무거운 컨테이너·엘리베이터에 사용.
에너지는 공짜가 아니다. 힘이 절반이면 거리가 두 배. F × d = W × h. 차동 도르래는 R과 r의 차이가 작을수록 큰 이득 — 단 줄을 엄청 많이 당겨야 한다.
모든 도르래는 일의 보존 법칙을 따른다. 힘이 줄면 거리가 늘어나고, 거리가 줄면 힘이 늘어난다. 마찰 무시, 줄·도르래 무게 무시 (이상적인 경우).
| 종류 | 공식 | 힘 (25 kg 기준) | 당김 / 들림 |
|---|---|---|---|
| 단일 고정 | MA = 1 | 25.0 kg | 1:1 (같음) |
| 단일 움직 | MA = 2 | 12.5 kg | 2:1 |
| 복합 (Block & Tackle) | MA = 2 (또는 더 많이) | 12.5 kg | 2:1 |
| 차동 (Chain Hoist) | MA = 2R / (R − r) | R=50 r=40 → 2.5 kg | 10:1 (매우 길게) |