경사로가 길어지면 같은 상자를 올리는 데 필요한 일도 줄어들까?

같은 높이로 올릴 때 긴 경사로는 필요한 힘을 줄이지만 이동 거리를 늘립니다. 상자 질량·높이·경사로 길이·효율을 바꾸며 힘과 일을 나누어 봅니다.

탐구게시 2026-10-11읽기·실험 약 14분확인 문제 2개교육용 계산한국논리학협회 자체 제작제작·검수 LTCT 편집부

긴 경사로는 작은 힘을 더 긴 거리에서 가하게 합니다

높이 1미터인 발판에 상자를 바로 들어 올리려면 상자의 무게만큼 위쪽 힘이 필요합니다. 길이 4미터인 경사로를 쓰면 이동 거리는 길어지지만 경사 방향으로 필요한 이상적인 힘은 작아집니다.

질량 40킬로그램인 상자를 높이 1미터까지 올리는 데 필요한 이상적인 일은 약 392줄입니다. 길이 2미터 경사로에서는 약 196뉴턴, 길이 4미터에서는 약 98뉴턴이 필요합니다.

일은 힘과 힘을 가한 방향의 거리를 곱해 계산합니다. OpenStax는 단순 기계가 일을 줄이는 대신, 힘을 줄이면 그 힘을 더 긴 거리에 걸쳐 가하게 한다고 설명합니다.

같은 질량을 같은 높이까지 올리면 중력 위치 에너지의 증가는 질량×중력가속도×높이로 같습니다. 경사로 길이는 필요한 힘을 바꾸지만 이상적인 일은 바꾸지 않습니다.

효율이 80퍼센트라면 상자가 얻는 에너지보다 더 많은 일을 넣어야 합니다. 392줄을 얻기 위한 입력 일은 490줄입니다.

경사로가 너무 길거나 표면이 거칠면 마찰 손실이 달라집니다. 활동에서는 효율을 따로 선택해 이상적인 결과와 실제에 가까운 추정을 구분합니다.

두 문제로 생각 확인

오늘 발견한 관계

힘을 작게 만드는 것이 중요한 상황과 이동 거리를 짧게 하는 것이 중요한 상황을 하나씩 적어 보세요.

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출처와 제작 안내

원문을 참고해 설명·도표·문항·실험을 새로 작성했습니다. 별도 표시가 없는 사례와 수치는 학습을 위한 가상 예시입니다. 원문 번역이나 실제 모델의 성능 평가 자료가 아닙니다.

단순 기계 ↗OpenStax · PhysicsSimple Machines

2026년 10월 11일 원문에서 이상적인 단순 기계는 일을 줄이지 않고, 힘을 줄이는 대신 힘을 가하는 거리를 늘린다는 설명을 확인했습니다.