🪢 도르래(활차) 계산기

도르래(활차) 시스템의 이상적 기계적 이득(Ideal Mechanical Advantage, IMA)은 움직도르래(하중)를 실제로 지지하고 있는 로프 가닥 수(S)와 같습니다. 즉, MA = S 입니다.

고정도르래(fixed pulley)는 힘의 방향만 바꿀 뿐 힘의 크기는 줄이지 않습니다. 힘을 줄이는 것은 오직 움직도르래(movable pulley)이며, 하나의 연속된 로프가 움직도르래를 감아 지나가는 가닥 수만큼 이득이 커집니다.

이상적인 상황(마찰 없음)에서 필요한 힘은 다음과 같습니다.

F = 하중 ÷ MA

실제로는 도르래와 로프 사이의 마찰로 인해 효율(η)이 100%보다 낮으므로, 효율을 반영하면 다음과 같습니다.

F = 하중 ÷ (MA × η)

예를 들어 100kgf 하중을 S=4(러프 태클)로 들어 올리고 효율이 80%라면, F = 100 ÷ (4 × 0.8) = 31.25kgf의 힘이 필요합니다.

아래는 교과서에서 흔히 다루는 단순 기계(simple machine) 예시로, 실제 로프 배선에 따라 S는 달라질 수 있으니 직접 로프 가닥을 세는 것이 정확합니다.

· 고정도르래 1개: S=1 (방향 전환만, 힘 이득 없음)
· 움직도르래 1개(단독): S=2
· 2단 도르래(고정 1+움직 1): S=2
· 건 태클(gun tackle, 움직도르래 2개): S=3
· 러프 태클(luff tackle): S=4