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[응용물리학] 2019년 1학기 중간고사 답안지

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Academic year: 2021

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(1)1. 다음 보기 중 벡터가 아닌 것을 모두 고르시오.(5점) 시간, 변위, 속도, 가속도, 질량, 무게, 힘, 모멘트, 에너지 (Ans) 시간, 질량, 에너지 2. 자유벡터, 미끄럼 벡터, 그리고 고정벡터에 대하여 설명하시오.(6점) (Ans) (1) 자유벡터: 시작 위치와 상관없이 크기와 방향이 같으면 동일한 벡터이다. 물체가 회전하지 않고 평 행이동을 하는 경우, 이 물체 내부의 임의 위치에서의 움직임은 자유벡터로 표시할 수 있다. (2) 미끄럼벡터: 벡터가 있는 직선상에서 시작위치와 상관없이 크기가 같으면 동일한 벡터이다. 평형상 태에 있는 구조물의 지지반력을 구하기 위하여 작용력을 미끄럼벡터로 간주하여 평형조건식을 적용 한다. (3) 고정벡터: 크기와 방향이 같다고 할지라도 시작위치가 다르면 다른 벡터이다. 변형체에 작용하는 힘 의 경우에는 고정벡터를 사용하여 해석한다. 3. 벡터의 3요소와 벡터를 표시하는 방법을 그림으로 표시하시오.(5점) (Ans). 4. 다음 그림과 같이 C점에서 하중     이 작용하고 있을 때에서 케이블 BC에 일어나는 힘의 크 기를 라미의 정리(sin 법칙)를 이용하여 구하시오.(10점). (Ans) 50N (Solution).

(2) (1) 점C에서 각각의 케이블과 이루는 각을 계산하면,   =⦟ACB=   =⦟ACD=   =⦟BCD= (2) 라미의 정리 적용. . .  이 되므로,  sin   sin .  sin  sin             sin sin  . 5. 다음 그림의 직교좌표계에서 (1) 벡터, (2)스칼라와 단위벡터, (3) 분력의 크기 및 (4)합력의 방향을 표 현하시오.(5점). (Ans) (1) 벡터표현: F  F   F  (2) 스칼라와 단위벡터로의 표현: F  F    F   (3) 분력의 크기: F   Fcos , F   Fsin F (4) 합력의 방향:   tan    F 6. 다음 그림에서 두 힘에 대한 합력(R)의 크기와 합력의 방향( )을 구하시오.(10점). (Ans) R=7.81kN, θ=26.328° (Solution).    cos      sin  . . .            .

(3) . .                     .      tan   tan    . .  . .     . 7. 힘 F를 x-y축에 대한 분력으로 나타내시오.(5점). (Ans) F   Fcos     F y  Fsin     8. 라미의 법칙 및 cos 제2법칙을 이용하여 B점에 작용하는 두 힘의 합력을 구하고, 방향을 표시하시오.(10점). (Ans) R=275.79kN, θ=53°(기준점으로부터 시계방향) (Solution) (1) CD 및 BD의 거리를 구하면,   cos      sin    (2) A점에서 를 구하면,.     tan     tan             (3) cos 제2법칙을 적용하면,.          cos           cos    (4) 라미의 정리(sin 법칙)을 적용하면,.     sin  ,   sin     sin  sin    sin     sin   sin        .

(4) 9. 다음 그림에 나타난 보에 세 힘이 작용한다. 세 힘의 합력 R과 지지점 A 에 대한 합력의 작용선의 위치를 구하여라.(6점). (Ans) R=1000N, 합력의 작용선 위치는 655mm (Solution). (1) 세 힘의 합력을 구하면,.         N (2) 바리뇽의 정리를 적용하면,              (3)    10. 다음 그림에 나타난 세 힘을 B점에서 등가인 힘-우력계로 치환하시오.(6점). (Ans). (Solution).    N (←)        N (↑)                N·mm   .           N ,   tan     .

(5) 11. 자유물체도에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.(5점) ① 구조물의 일부를 구속조건으로부터 분리하여, 분리된 구조물에 작용하는 모든 힘을 표시한 그림이다. ② 강봉은 중심축 방향에 대하여 인장 또는 압축이 발생하므로, 축방향력으로 표시한다. ③ 구조물의 전체를 구속조건으로부터 분리해 놓은 그림이다. ④ 구조물의 전체에서 지점을 제거하고, 구조물에 작용하는 모든 외력을 나타낸 그림이다. ⑤ 고정지점에 대한 반력은 자유물체도에 수평력과 모멘트로 나타낸다. (Ans) ①, ②, ④ 12. 다음 그림과 같이 무게가 5000N인 롤러의 지름이 2m이다. 높이 0.4m의 장애물을 넘어가기 위해서 최소로 필요한 수평력을 구하시오.(5점). (Ans) P > 6666.67N (Solution).    .       을 만족하여야 장애물을 넘을 수 있다. 따라서,       13. 다음 그림과 같이 경사면 위에 무게 W위 물체를 P라는 힘으로 밀어올릴 때, 평형상태에서의 자유물 체도를 작성하시오.(6점). (Ans). 여기서,  : 마찰력.  : 수직항력.

(6) 14. 다음 그림과 같은 단순보에서 A점과 B점의 반력을 구하시오.(10점). (Ans) VA=42tf(↑), VB=36tf(↑) (Solution).                  . ↑ .       .    . --------. eq.1. ↶ .  .                     .    . --------. eq.2. eq.2를 eq.1에 대입하면,.     15. 다음 그림에서 A점과 B점의 반력을 구하시오.(6점). (Ans) VA=2.67kN(↑), VB=0.33kN(↑) (Solution).           . ↑ .       . --------. eq.1. . ↶                  .    . --------. eq.2를 eq.1에 대입하면,.    . eq.2.

(7)

참조

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