(차이) ← 이전 판 | 최신판 (차이) | 다음 판 → (차이)
지레의 원리에 의해 F₁D₁ = F₂D₂라면 정적 평형 상태가 된다.
지렛대(lever) 또는 지레는 작은 힘으로 무거운 물체를 들어올리는 데 사용되는 도구의 일종이다. 힘점, 받침점, 작용점의 3요소를 이용해서 작은 힘으로 큰힘을 내기 위해 사용하는 막대기이다.
막대를 "지레"라 부르기도 하며, 막대를 받치고 있는 지점을 "받침점", 힘을 가하는 지점을 "힘점", 지레가 움직여 물체에 힘이 작용하는 지점을 "작용점"이라 한다.
비유적으로는 어떤 목적을 실현할 수 있도록 하는 수단이나 힘을 이르는 말로도 사용된다.
개요
지렛대는 막대를 어떤 점에서 받치고, 받침점을 중심으로 회전할 수 있게 한 것을 말한다. 지렛대의 원리는 그리스의 아르키메데스(Archimedes, BC 287~212)가 발견하였고, 힘을 효과적으로 작용시킬 수 있다. 막대의 받침점을 P, 힘을 가하는 힘점을 F, 물체에 힘이 작용하는 작용점(일점)을 w라 하고, 힘점에 가해진 힘(작용력)의 크기를 f, 작용점에 작용하는 물체 무게(하중)를 w라 하면, P와 W사이의 거리 a와 P와 F 사이의 거리 b 사이에는 a×w＝b×f, ∴ f＝w×(a/b)의 관계가 성립한다. 이를 지레의 평형이라 한다.
지레의 종류에는 (1) 제1종 지레 : 받침점(P)이 힘점(F, 작용력)과 작용점(W, 하중) 사이에 있는 것으로서, 저울처럼 하중과 작용력 사이에 균형을 맞추거나, 하중에 작용하는 힘을 크게 해주는 역할을 한다. (예: 일반 가위, 니퍼, 못 뽑기, 손톱깎이, 빨래집게 등) (2) 제2종 지레 : 받침점이 막대의 끝에 있고 작용력은 다른 한쪽 끝에서 가해지며, 하중이 받침점과 작용력 사이에 놓여 있어 작용력은 하중보다 작다. (예: 병따개) (3) 제3종 지레 : 받침점이 막대의 끝에 있고 하중이 다른 쪽 끝에 있으며, 작용력이 받침점과 하중 사이에서 가해지는 것으로서 작용력이 하중보다 커야 하나, 이동거리가 작다. (예: 핀셋, 젓가락, 집게, 사람의 팔, 굴삭기 등)
지렛대 원리
지렛대 원리의 기본 개념
지레는 받침점을 중심으로 힘점과 작용점에 발생하는 돌림힘(torque)을 이용하는 도구이다. 돌림힘의 크기는 작용하는 힘의 크기와 회전 작용이 일어나는 거리의 곱이므로, 위 지레 그림에서 F₁D₁ = F₂D₂가 된다. 따라서 힘점이 받침점에서 멀면, 힘점에 가하는 힘이 작아도 작용점에 가해지는 힘은 커진다. 또, 힘점이 받침점에서 가까우면, 힘점이 조금 움직여도 작용점은 크게 움직인다.
- 지렛대의 종류
지레의 종류는 3가지가 있다. 1종 지레, 2종 지레. 3종 지레가 그 종류이다. 받침점, 힘점, 작용점의 위치에 따라 지레를 분류한다. 1,2종 지레는 작은 힘으로 큰 힘을 내기 위한 것, 또는 큰 힘이 필요하지만 넓은 범위의 일을 해야할 때 사용된다. 대부분의 경우 이동거리에서 손해를 보고 힘에서 이득을 보는 구조를 사용한다. 3종 지레는 물체를 빨리 움직이거나 정교한 조작이 필요한 경우 사용된다. 대부분 이동거리에서 이득을 보고 힘에서 손해를 볼 수 있지만, 복합지레 구조를 만들면 큰 힘을 사용할 수도 있다.
- 제1종 지레(First-class lever): 받침점이 가운데에 있고 힘점과 작용점이 서로 반대쪽에 있는 지레이다. 힘점에 가하는 힘의 방향과 작용점에 가해지는 힘의 방향은 서로 반대이다. 힘점이 받침점에서 멀수록 작용점에 가해지는 힘이 커진다. 예를 들어, 가위, 노, 저울, 장도리, 시소와 같은 것이 이에 해당한다.
- 제2종 지레(Second-class lever): 힘점과 받침점 사이에 작용점이 있는 지레이다. 병따개가 대표적인 제2 종 지레로, 손잡이 부분을 위로 올리면 병뚜껑에는 큰 힘이 작용한다. 힘점이 작용점보다 받침점에서 더 멀기 때문에 힘점이 움직이는 거리는 작용점이 움직이는 거리보다 멀지만, 힘점에 가하는 힘보다 더 큰 힘이 작용점에 가해진다.. 예를 들어, 병따개, 손톱깍이, 손수레, 커터 등이 이에 해당한다.
- 제3종 지레(Third-class lever): 작용점과 받침점 사이에 힘점이 있는 지레이다. 힘점에 가하는 힘보다 작은 힘이 작용점에 가해지기 때문에 작은 힘으로 큰 힘을 내기 위해 보통 사용하는 제1 종, 제2 종 지레와는 다르다. 힘점이 움직이는 거리보다 작용점이 움직이는 거리가 더 크기 때문에 물체를 멀리 움직일 때 제3 종 지레를 사용하는 것이 보통이다. 사람의 팔, 낚싯대, 젓가락, 집게 등이 해당된다.
지렛대 원리의 중요성
지렛대 원리는 작은 힘으로 큰 작업을 수행할 수 있게 해주므로 인간의 물리적 한계를 극복하는데 도움을 준다. 또한 이 원리는 다양한 기계와 장치에서 활용되며 특히 건설과 공학 분야에서 빠질 수 없는 원리이다.
지렛대 원리 수학
- 기본 공식
지렛대 원리는 수학적으로 다음과 같은 공식으로 표현된다.
- 힘(F1) × 거리(D1) = 힘(F2) × 거리(D2)
이 공식은 힘의 모멘트(힘 × 거리)가 지렛대의 양쪽에서 균형을 이루어야 한다는 것을 의미한다.
- 수학적 증명
지렛대 원리의 수학적 증명은 토크(torque) 개념을 사용한다. 토크는 회전력을 나타내며, 다음과 같이 계산된다.
지렛대가 균형을 이루려면, 양쪽의 토크가 같아야 합니다. 즉,
지렛대 원리 예시
- 일상생활에서의 예
지렛대 원리는 일상생활에서도 자주 볼 수 있다. 예를 들어, 문을 열 때 손잡이를 잡고 당기는 행동, 병따개로 병을 여는 경우, 그리고 자동차의 지게를 사용하는 경우 등이 있다.
- 스포츠에서의 활용
스포츠에서도 지렛대 원리는 중요한 역할을 한다. 특히 골프 스윙이나 야구 배트 휘두르기 등에서 지렛대 원리가 활용된다. 이를 이해하고 활용하면 더 효율적인 움직임과 높은 성능을 낼 수 있다.
- 공학과 기술에서의 활용
지렛대 원리는 다양한 기계와 장치에서 기본적으로 활용된다. 예를 들어, 크레인이나 지게차, 그리고 다양한 수단의 스티어링 장치 등에서 이 원리가 적용된다.
참고자료
- 〈지레〉, 《위키백과》
- 〈지레〉, 《나무위키》
- 〈Lever지레, 지렛대〉, 《지형 공간정보체계 용어사전》
- 〈지렛대 원리, 지렛대 원리 수학, 지렛대 원리 예시 총 정리〉, 《티스토리》
- CRK, 〈지레 지렛대의 원리, 종류, 용도, 실생활 응용 사례〉, 《네이버 블로그》, 2022-12-26
같이 보기
|
 이 지렛대 문서는 건설에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.
|
| 산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 정보통신, 반도체, 화학, 바이오, 건설 □■⊕, 유통, 서비스, 에너지, 전기, 소재, 원소, 환경, 직업, 화폐, 금융, 금융사, 부동산, 부동산 거래, 부동산 정책, 아파트, 건물, 토지
|
|
|
| 건설
|
건설 • 건설업 • 건설업계 • 건축 • 건축법 • 건축업 • 노후시설 • 노후화 • 시설관리 • 시설물 • 신탁 • 신탁사 • 영선 • 영선업무 • 철탑 • 토목 • 토목업
|
|
|
| 설계와 감리
|
CG • 감리 • 감리원 • 감리자 • 건축도면 • 건축선 • 건축선 후퇴 • 건축설계 • 건축주 • 건축허가 • 건폐율 • 계획설계 • 공사감리 • 공사비 • 구조도면 • 높이제한 • 단면계획 • 도면 • 도시계획 • 독취 • 모형 • 배치계획 • 보수설계 • 설계 • 설계도 • 설계도면 • 설계도서 • 설계비 • 시방서 • 실시도면 • 실시설계 • 용적률 • 입면계획 • 접도 • 지질조사 • 청사진 • 측량 • 층수제한 • 토목설계 • 특검자 • 평면계획 • 표준도면 • 허가 • 허가방
|
|
|
| 건설공사
|
PF • 가설공사 • 개축 • 건립 • 건설공법 • 건설공사 • 건축공사 • 건축공학 • 건축면적 • 골조공사 • 공구리 • 공기 • 공기단축 • 공기조정 • 공기지연 • 공법 • 공사 • 공사비 • 공사장 • 공사판 • 공정 • 공정표 • 구체공사 • 기계공사 • 기계설비 • 기공 • 기공식 • 기둥 • 기초공사 • 난공사 • 내부마감 • 누수 • 단열공사 • 덧방 • 도급 • 도로공사 • 도장공사 • 라멘구조 • 마감공사(마무리공사) • 마구리(옆면) • 마구리공사(측면마감공사) • 마모 • 먹매김 • 먼지 • 목공 • 무량판구조 • 미장 • 바닥공사 • 발파 • 방수 • 방수공사 • 배관 • 배관공사 • 배근 • 배수 • 배수공사 • 배수로 • 배수층 • 벽식구조 • 벽체공사 • 보 • 보강 • 보강공사 • 보수 • 보수공사 • 부실공사 • 부착 • 붕괴 • 비산먼지 • 사다리 • 사용승인 • 사용승인일 • 산업설비 • 산업설비공사 • 상량식 • 설비 • 설치 • 성토 • 소방 • 소방공사 • 손상 • 수로 • 수장공사 • 수축 • 슬래브 • 시공 • 시행 • 신고 • 신공법 • 신설 • 신축공사 • 싱크홀(땅꺼짐) • 안전 • 안전모 • 안전사고 • 안전용품 • 안전제일 • 압착 • 양생 • 엔지니어링 • 옹벽 • 완공 • 외부마감 • 유리공사 • 유지 • 유지관리 • 유지보수 • 인가 • 인허가 • 일조권 • 입주청소 • 작업 • 작업량 • 작업복 • 작업안전수칙 • 잡일 • 재공사 • 재축 • 재해 • 재해방지 • 전기공사 • 절토 • 정초 • 조경 • 조경공사 • 조적 • 조적공사 • 준공 • 준공식(낙성식) • 준공일 • 중장비(건설기계) • 증축 • 지내력 • 지내력 테스트 • 지면 • 지반 • 지반침하 • 지붕공사 • 지중화 • 지중화공사 • 지하매설물 • 착공 • 착공식 • 착공신고 • 착공일 • 창호공사 • 천장공사 • 철거 • 철근배근 • 철근배근검사 • 청소 • 축대 • 축조 • 층간소음 • 타설 • 타일공사 • 터파기 • 토공 • 토목건축(토건) • 토목공사 • 토목공학 • 통신공사 • 파괴 • 파손 • 팽창 • 평지 • 포설 • 프로젝트 • 프로젝트 파이낸싱(PF) • 하도급 • 하자 • 하자보수 • 하중 • 해체 • 해체공사 • 홈통공사 • 환경시설 • 환경시설공사 • 확장 • 흙막이공사
|
|
|
| 건축자재
|
H빔 • H파일 • MDF • PVC • 각재 • 강마루 • 강화마루 • 건축자재 • 고무타일 • 골재 • 구조목 • 내장재 • 내화피복재 • 단열재 • 대리석 • 대리석타일 • 데코타일 • 도기 • 도기질 타일 • 도자기 • 돌 • 디럭스타일 • 루바 • 루베 • 리놀륨타일 • 마감재 • 말뚝 • 모래 • 모르타르 • 모자이크타일 • 목재 • 바닥재 • 바닥타일 • 바위 • 반생(반생이, 구운철사) • 방부목 • 방음재 • 버림콘크리트 • 벽돌 • 벽체타일 • 보수재 • 복합자재 • 본드 • 부자재 • 비닐 • 비닐타일 • 사각타일 • 석기질 타일 • 석분(돌가루) • 석재 • 석재타일 • 세라믹타일 • 소프트우드 • 쇄석(파쇄석) • 쇄석층 • 시멘트 • 아스팔트 타일 • 암반 • 암석 • 에폭시 • 열팽창 • 열팽창계수 • 외장재 • 우드타일 • 원목 • 원목마루 • 원부자재 • 원자재 • 원형철근 • 유리 • 육각타일 • 이형철근 • 자갈 • 자기 • 자기질 타일 • 자재 • 장판 • 점토(찰흙) • 접착제 • 제재목 • 줄눈 • 진흙 • 집성목 • 창호재 • 천장재 • 철 • 철골 • 철근 • 철근콘크리트 • 철재 • 코르크판 • 콘크리트 • 타일 • 토사 • 파이프 • 파일 • 파티클보드(PB) • 판재 • 포세린타일 • 폴리싱타일 • 플랜지 • 피복재 • 하드우드 • 합판 • 호리병타일 • 회배 • 흙 • 흡음재
|
|
|
| 건설장비
|
CIP • 가설계단 • 강관비계 • 거푸집 • 건설장비(건설기계) • 결속기(시노, 시누대) • 골재살포기 • 그물 • 그물망 • 난간 • 난간대 • 덤프트럭 • 도르래 • 동바리(지지대, 서포트) • 롤러 • 망치 • 먹줄 • 모터그레이더 • 믹서 • 버킷로더(로더) • 불도저 • 비계(아시바) • 사리채취기 • 쇠지렛대(빠루) • 쇄석기 • 스크레이퍼 • 시스템 동바리 • 시스템비계 • 쐐기 • 오함마(큰망치) • 장도리 • 중장비 • 지게차 • 지렛대 • 천공기 • 추락방지망 • 크레인(기중기) • 타워크레인 • 토류판 • 포크레인(굴삭기, 굴착기) • 플로피해머 • 항발기 • 항타기 • 해머 • 흙막이 • 흙손
|
|
|
| 건설인력
|
OT • 건설노동자 • 건설사 • 건설업자 • 건설인력 • 건축가 • 건축기사 • 건축사 • 건축사법 • 건축사보 • 건축사사무소 • 근로자 • 기능공 • 기사 • 노가다 • 노동자 • 도배공 • 도장공 • 마루공 • 막노동자 • 막일 • 목수 • 미장공 • 방수공 • 배관공 • 비계공 • 비기능공 • 석공 • 시공사 • 시다바리 • 시행사 • 십장 • 용접공 • 월례비 • 인건비 • 인력 • 인력관리 • 인부 • 일당 • 일용직 • 작업자 • 잡부 • 전기공 • 조공 • 조적공 • 창호설치공 • 초과근무수당 • 타일공 • 토건족 • 토목기사
|
|
|
| 건설사
|
DL이앤씨 • GS건설 • HDC현대산업개발 • HXD화성개발 • KCC건설 • SGC이테크건설 • SK에코플랜트 • 계룡건설 • 금강주택 • 금호건설 • 대방건설 • ㈜대우건설 • 동문건설 • 동부건설 • 동원개발 • 두산건설 • 롯데건설㈜ • 반도건설 • 벽산건설 • 부영그룹 • 삼성물산㈜ • 서희건설 • 신동아건설 • 신세계건설 • 쌍용건설 • 아이에스동서 • 에이치엘디앤아이한라㈜ • 우미건설 • 제일건설㈜ • 중흥건설 • 코오롱글로벌 • 태영건설 • ㈜포스코건설 • 한국토지신탁 • 한국토지주택공사 • 한신공영㈜ • 한일건설 • ㈜한화건설 • 현대건설㈜ • 호반건설 • 화성산업 • 효성중공업
|
|
|
| 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반
|
|
위키원
