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1[9급 지방직 응용역학개론] 15년 1회차
다음과 같이 밑변 R과 높이 H인 직각삼각형 단면이 있다. 이 단면을 y축 중심으로 360도 회전시켰을 때 만들어지는 회전체의 부피는?
문제 이미지
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πR2H/6
2
πR2H/4
3
πR2H/3
4
πR2H/2
해설

회전체의 부피는 πR2H/3\pi R^{2}H/3이다.

파푸스 정리에 따라 부피는 단면적에 도심이 회전하며 그리는 원둘레를 곱한 값이다. 직각삼각형의 도심은 y축에서 xˉ=R3\bar{x}=\dfrac{R}{3}, 면적은 A=RH2A=\dfrac{RH}{2}이다.

V=2πxˉA=2π×R3×RH2=πR2H3V=2\pi\bar{x}A=2\pi\times\dfrac{R}{3}\times\dfrac{RH}{2}=\dfrac{\pi R^2H}{3}
이는 밑면 반지름 R, 높이 H인 원뿔의 부피와 같다.

  • πR2H/6\pi R^{2}H/6은 도심 거리나 면적 중 하나를 절반으로 잘못 잡은 값이다.
  • πR2H/4\pi R^{2}H/4는 도심 거리를 R/3이 아닌 다른 값으로 둔 결과다.
  • πR2H/2\pi R^{2}H/2는 원뿔이 아닌 원기둥 부피의 절반으로, 도심 위치를 반영하지 못했다.

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