중학교 3학년 과학/6단원(에너지 전환과 보존)
인터넷에서 논란이 된 도르래 실험 과연 가능할까?
민서아빠(과학사랑)
2013. 4. 22. 00:01
외국 대학에서 실제 출제된 문제라고 한다.
그 후 인터넷에 논란이 됬던 문제다
아래 그림처럼 판자위에 올라서서 움직도르래가 연결된 줄을 당기면 자신을 들어올릴 수 있을까?
불가능하다고 주장하는 쪽은 사람이 잡아 당기는 힘 만큼 반작용이 생겨 바닥을 누르게 되므로
아무리 세게 잡아 당겨도 불가능하다고 말한다.
반면 가능하다고 주장하는 쪽은 사람의 힘이 충분히 세다면 자신을 들어올릴 수 있을 것이라고 말한다.
어려운 문제는 아니다
힘의 합성을 따져 본다면 쉽게 정답이 나올 수 있다.
판자의 무게를 무시한다고 할 때 사람이 당기는 힘이 F라면
바닥을 끌어올리려는 힘은 2F 가 된다.
(움직도르래이므로 사람이 F로 당기면 반대쪽 줄도 F로 장력을 작용하게 되어 실제 바닥에 작용하는 힘은 2F가 된다.)
반면 바닥이 중력에 의해 내려가려는 힘은 사람의 몸무게 W와
사람이 잡아 당기는 힘에 의해 생긴 반작용 F가 더해 지므로
W+F 가 된다.
따라서
2F 가 W+F 보다 크다면 사람을 끌어 올릴 수 있다.
2F>W+F 따라서 F>W 이면 가능하다.
즉 판자의 무게를 무시한다면 사람의 힘이 자신의 몸무게를 들어올릴 정도만 되면 가능하다는 것이다.
아래는 스펀지에서 직접 실험한 것에대한 기사 내용이다.