[理知논술/중학 교과원리]코르크 마개 딸 때도 지레의 원리 작용

▼과학 - 일=힘×거리▼

중학교 3학년 과학 과정 중 물상에서 가장 먼저 배우는 부분이 바로 ‘일’ 이다.

물리적인 의미로 ‘일’이란 물체에 ‘힘’을 가하여 힘의 방향으로 ‘이동’시킨 것을 말한다.

이를 공식으로 표현하면 (일=힘×거리)라고 할 수 있다.

예를 들어, 무거운 물체를 들어올렸다면 중력에 대해, 책이 가득 담긴 상자를 밀었다면 마찰력에 대해 일한 것이라 할 수 있다.

도구를 이용하면 일이 줄어들까?

도르래 지레 빗면 등 도구의 발명은 ‘일’ 자체를 줄여 생활의 편리를 꾀하고자 시작됐다고 할 수 있다. 하지만 이러한 도구를 이용한다고 해도 일 자체의 양이 줄어들지는 않는다. 이것이 바로 ‘일의 원리’다. 일의 양이 줄지는 않지만 도구를 사용함으로써 힘은 줄일 수 있다.

결국 ‘일=힘×거리’라는 공식을 생각해 볼 때 힘이 줄어도 일의 양이 일정하니 힘을 2분의 1로 줄이면 거리가 2배로 늘어나는 것이다.

생활을 편리하게 해 주는 지레의 원리

모양이 다른 병따개로 병을 따 보자!

손잡이가 짧은 병따개는 긴 병따개에 비해 손이 이동하는 거리가 짧고, 힘이 더 많이 든다.

일=힘×거리를 생각할 때 손잡이가 긴 병따개를 이용하면 훨씬 힘을 덜 들이고 병을 딸 수 있다.

못을 뽑을 때 장도리나 종이를 자를 때 이용하는 가위 또한 지레의 원리를 이용한다.

못이 올라오는 거리에 비하면 장도리를 움직이는 거리가 훨씬 길어져 힘이 덜 든다.

가위로 종이를 자르는 것 또한 지레의 원리를 이용한 것으로 가위를 크게 벌렸을 때보다 가위 끝 쪽으로 갈수록 힘이 많이 드는 것을 느낄 수 있는 것은 일의 원리 때문이다.

코르크 마개에도 지레의 원리가 작용한다.

코르크가 올라가는 거리보다 바깥쪽에서 손잡이를 내리는 거리가 훨씬 길어지면서 힘을 적게 들이고 와인 병을 딸 수 있다.

공부를 많이 하려면, 가방 끈이 짧아야?

지레의 원리를 알면 무거운 책가방도 더 가볍게 맬 수 있다.

같은 무게이지만 가방 끈 길이를 어떻게 조절하느냐에 따라 가방을 멜 때 확실한 무게 차이를 느낄 수 있기 때문이다.

가방을 멜 때는 어깨가 바로 받침점이 되는데, 받침점에서부터 물체가 멀리 있으면 힘이 더 많이 들어가기 때문에 이왕이면 가방 끈을 짧게 해서 가방을 메는 것이 힘이 덜 든다.

같은 원리로, 등산을 할 땐 무거운 짐을 배낭 위쪽에 넣는 것이 훨씬 힘을 덜 들일 수 있는 현명한 방법이다. 무거운 짐이 받침점인 어깨로부터 가까이 있을수록 더 가볍게 느껴지는 것이다!

과학을 알면 우리 삶이 편안해진다. 가방 끈도 길게 혹은 짧게 해서 가방을 메어 보는 등 직접 몸으로 체험하면서 공부하자! 자전거 타기를 배우고 나면 몇 년이 지나도 금방 다시 탈 수 있듯이 체험으로 익힌 지식은 쉽게 잊어버리지 않는다.

‘일의 원리, 지레의 원리’ 이젠 몸으로 배우자!

최은정 엠베스트 교육㈜ 과학강사

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■ 풀어서 보내요

1. 그림은 병따개로 병뚜껑을 따는 모습을 나타낸 것이다.

1) ㉠점은 무엇인가?

2) a가 2cm이고 b가 8cm인 병따개가 있다면 이 병따개를 사용하면 얼마나 힘을 줄일 수 있는가? 풀이식과 원리를 서술하시오.