SCIENCE 3D | 애트우드 기계 실험

무슨 일이 일어났나

애트우드 기계는 도르래 바퀴 하나에 두 추를 걸어, 무거운 추는 내려가고 가벼운 추는 올라가게 만든 간단한 장치입니다(영국 과학박물관).

두 추를 움직이는 것은 무게의 차이이고, 그 힘이 두 추의 질량을 모두 끌어야 하므로 가속도는 a = g × (m₁ − m₂) ÷ (m₁ + m₂) 로 작아집니다 — 1.1 kg · 0.9 kg 이면 9.81 × 0.2 ÷ 2 ≈ 0.98 m/s² 입니다.

시뮬레이터는 무거운 추 하나의 움직임을 이 작아진 가속도로 보여 줍니다: 1 m 를 내려오는 데 1.43 초가 걸리고 끝 빠르기는 1.40 m/s 로, 옆에서 그냥 떨어진 공(0.452 초 · 4.43 m/s)보다 훨씬 느려 시간을 재기 쉽습니다.

도르래 바퀴의 무게와 축의 마찰을 뺀 단순 모형이라, 실제 장치는 이보다 조금 더 느립니다.

💡 생활 속 예시

아파트 엘리베이터는 줄 반대편에 무거운 균형추를 달아, 칸과 추가 서로의 무게를 거의 지워 주는 애트우드 기계 꼴로 움직입니다.
학교 과학실 도르래 실험에서 양쪽 추의 무게 차이를 작게 할수록 추가 천천히 움직여 초시계로 재기가 쉬워집니다.
국기 게양대 줄처럼 도르래 하나에 걸린 줄은 한쪽을 당긴 만큼 다른 쪽이 올라가, 두 쪽의 움직임이 늘 같은 크기입니다.

누가 왜 찾았나

케임브리지 트리니티 칼리지에서 강의하던 수학자 조지 애트우드(George Atwood)는 1784 년 첫 기계를 만들어 강의에 썼습니다(영국 과학박물관). 곧장 떨어지는 추는 너무 빨라 시계로 따라가기 어렵지만, 거의 같은 두 추를 도르래로 맞세우면 같은 법칙을 따르면서도 훨씬 느리게 움직입니다. 그 덕분에 학생들 앞에서 가속도 0 인 움직임과 일정한 가속도를 시간을 재며 보여 줄 수 있었습니다.

확인된 값

수학자 조지 애트우드(George Atwood)가 첫 기계를 만든 해: 1784 출처
애트우드가 이 기계로 강의한 곳 — 케임브리지 트리니티 칼리지: Trinity College, Cambridge 출처
가속도 0 · 일정한 가속도를 보여 주는 데 쓴다: zero and constant acceleration 출처
런던 W and S Jones 가 만든 애트우드 장치 (1801 년 뒤): 1801 이후 출처
런던 Stiles 가 1828 년에 납품한 애트우드 기계의 도르래 부분: 1828 출처
표준 중력 가속도 (정의값): 9.80665 m/s² 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 힘과 에너지 [12물리01-02]
한국 2022 · 물리학 실험 · 역학 [12물실02-02]

출처

https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co145680/atwood-machine-by-breton-freres(확인 2026-11-12)
https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co2492/an-atwoods-apparatus-by-w-and-s-jones(확인 2026-11-12)
https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co145369/part-of-an-atwoods-machine-supplied-by-stiles(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gn(확인 2026-11-12)

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