고정 도르래와 움직 도르래

안녕하세요, 설군입니다.

분명히 이전까지만 해도 움직 도르래 문제는 물리 1 모의고사/수능에서 나오지 않았는데,
이번에 2017 수능특강 물리 1을 사서 보니 움직 도르래 문제가 나오더군요.

움직 도르래가 나오다니..... 중학교 때 건드리긴 했던 내용이지만,
고등학교 때 나오지 않아서 안심하고 있었던 찰나.

졸업하고 나니 수능특강에 떡하니 실려있었습니다.
정확히 2017 수능특강 물리 1 30쪽 6번 문제부터 나오네요.

움직 도르래에 대한 설명도 없이 나오니 처음 본 학생들은 당황할 수도 있을 것 같습니다.

움직 도르래가 하나 있는 문제입니다.
움직 도르래를 1번 도르래, 고정 도르래를 2번 도르래로 놓고 분석해보겠습니다.

 

움직 도르래는 자유롭게 움직이는 도르래고
고정 도르래는 움직이지 않는 도르래입니다.

물체 A가 받는 힘을 표시하면 이렇게 됩니다.
문제에서 A의 질량을 구하는 것이 관건인데요, 그러려면 장력 \(q\) 를 구해야겠네요.

 

도르래 1이 받는 힘을 표시하면 이렇게 됩니다.
한 줄에서의 장력은 같으므로, 도르래 1은 위쪽으로 장력 \(p\) 를 두 번 받습니다.

질량이 m인 물체를 물체 m이라고 했습니다.
물체 m은 위로 p의 장력을, 그리고 아래로 중력을 받고 있습니다.

도르래 2가 받는 힘을 표시하면 이렇게 됩니다.
도르래 2 역시 아래로 \(p\) 의 장력을 두 번 받는다고 표시합니다.

운동방정식을 다 세워서 정리해보았습니다.
모두 \(m\) 과 \(g\) 의 곱으로 나타낼 수 있습니다.

쉽게 A의 질량이 \(2m\) 이라는 사실을 구할 수 있습니다.
ㄱ, ㄴ이 정답이고 ㄷ은 땡입니다.
따라서 정답은 3번입니다.

사실 저도 움직 도르래에 관련된 문제는 오랜만에 풀어보네요 ㅋㅋ
움직 도르래를 두려워하는 현 고등학생들이 이 글을 보고 쉽게 느낄 수 있길 빕니다!
다음은 움직 도르래와 일의 원리, 그리고 힘의 이득, 이동거리의 손실에 대하여 알아보겠습니다.