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선형 탄성거동을 하는 임의의 스프링을 2 mm 늘이는 데 4 N의 힘이… | [9급 국가직 응용역학개론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 국가직 응용역학개론] 26년 1회차
선형 탄성거동을 하는 임의의 스프링을 2 mm 늘이는 데 4 N의 힘이 필요하였다면, 추가로 1 mm를 더 늘이는 데 필요한 일의 양[Nㆍm]은?
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0.002
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0.006
4
0.008
해설

스프링에 저장되는 일은 변위의 제곱에 비례하므로, 2 mm에서 3 mm로 늘이는 데 필요한 일은 0.005 N·m이다.

스프링 상수
k=Pδ=4 N0.002 m=2000 N/mk=\dfrac{P}{\delta}=\dfrac{4\,\mathrm{N}}{0.002\,\mathrm{m}}=2000\,\mathrm{N/m}

추가 일 = 변형에너지 증가량
W=12k(δ22−δ12)W=\dfrac{1}{2}k\left(\delta_2^2-\delta_1^2\right)
=12(2000)(0.0032−0.0022)=\dfrac{1}{2}(2000)\left(0.003^2-0.002^2\right)
=1000×5×10−6=0.005 N⋅m=1000\times 5\times 10^{-6}=0.005\,\mathrm{N\cdot m}

처음부터 3 mm까지의 전체 일(0.009 N·m)이나 1 mm만 늘이는 일(0.001 N·m)과 혼동하지 않도록 주의한다.

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