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질량 40kg인 원판형 플라이휠이 장착된 절단기는 강판을 한 번 절단할… | [9급 지방직 기계설계] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 기계설계] 21년 1회차
질량 40kg인 원판형 플라이휠이 장착된 절단기는 강판을 한 번 절단할 때 플라이휠의 회전속도가 2,000rpm에서 1,000rpm으로 줄어들어 30kJ의 운동에너지가 소모된다. 이 플라이휠의 반지름[m]은? (단, π=3이고, 플라이휠의 재료는 균일하다)
1
1/√5
2
1/√10
3
1/√20
4
1/√40
해설

플라이휠의 반지름은 1/√10 m이다.

균일한 원판의 관성모멘트와 각속도를 구한다.
I=12mr2=20r2I=\dfrac{1}{2}mr^2=20r^2
ω1=2π×200060=200 rad/s, ω2=2π×100060=100 rad/s\omega_1=\dfrac{2\pi\times 2000}{60}=200\,\mathrm{rad/s},\ \omega_2=\dfrac{2\pi\times 1000}{60}=100\,\mathrm{rad/s}

소모된 운동에너지로 반지름을 구한다.
ΔE=12I(ω12−ω22)=12×20r2×30 000=300 000 r2\Delta E=\dfrac{1}{2}I(\omega_1^2-\omega_2^2)=\dfrac{1}{2}\times 20r^2\times 30\,000=300\,000\,r^2
300 000 r2=30 000 ⇒ r2=0.1, r=110 m300\,000\,r^2=30\,000\ \Rightarrow\ r^2=0.1,\ r=\dfrac{1}{\sqrt{10}}\,\mathrm{m}

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