동역학 도르래 운동분석

도르래를 기능면에서 분류하면 도르래를 고정시킨 고정도르래와 줄이나 체인과 함께 도르래도 움직이는 움직도르래로 나눌 수 있다. 고정도르래는 우물의 두레박 등에서 볼 수 있듯이 도르래에 걸친 줄의 한쪽을 당겨서 줄의 다른 쪽에 걸려 있는 하중을 끌어올리거나 끌어당기는 것인데, 힘의 방향을 바꾸어 힘을 걸기 쉽게 되어 있으나, 하중과 같은 크기의 힘을 요하며, 힘의 효과를 크게 하는 작용은 없다. 이것에 비해 움직도르래는 도르래에 건 줄이 양쪽에서 하중을 지탱하게 되므로, 하중을 지탱하려면 하중과 도르래의 무게를 합한 힘의 반이면 된다. 이때 이 도르래로는 힘의 방향을 바꿀 수 없으며, 하중이 이동하는 거리는 끌어당긴 줄의 길이의 반밖에 되지 않는다. 즉, 움직도르래는 줄을 보통보다 길게 끄는 대신 힘의 효과를 크게 한다. 고정도르래와 움직도르래를 적당히 조합하면 힘이 걸리는 방향을 바꿈과 동시에 힘의 효과를 확대할 수 있다. 이와 같이 고정도르래와 움직도르래를 조합한 도르래를 복합도르래 또는 조합도르래라고 한다. 이 경우 힘의 효과의 확대율은 움직도르래의 수에 비례하며, 줄과 바퀴 사이의 마찰손실 등을 무시했을 경우, n개의 고정도르래와 n개의 움직도르래에 하나의 줄을 걸친 것에서는 2n배가 된다. 또 1개의 고정도르래와 n개의 움직도르래를 사용하여, 줄의 한쪽 끝을 차례로 다른 움직도르래의 축에 고정한 것에서는 배가 된다. 지름이 다소 다른 고정도르래 A, B를 같은 축 위에 놓고, 줄을 도르래 A에서 움직도르래 C에 걸고 다시 그것을 다른 고정도르래 B에 건 것을 차동도르래라 한다. 줄을 F 방향으로 당기면 고정도르래 B는 하중 W를 달아맨 움직도르래 C를 감아올리고, 고정도르래 A는 반대로 줄을 풀어주기 때문에 양쪽 길이의 차이만큼 하중이 감겨 올라가 힘의 효과는 대단히 커진다.