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1[9급 지방직 고졸경채 응용역학개론] 18년 1회차
그림과 같이 지름이 d인 원형 단면의 나무를 잘라 직사각형 단면의 각재를 만들려고 한다. 잘라 낸 각재가 최대의 단면계수(SS)가 되기 위한 각재의 직사각형 단면의 폭 b와 높이 h의 비(hb\frac{h}{b})는? (단, b < h이다)

문제 이미지
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2
2
2\sqrt{2}
3
3
4
3\sqrt{3}
해설

단면계수가 최대일 때 높이와 폭의 비는 √2이다.

대각선이 지름이므로 h2=d2−b2h^2 = d^2 - b^2이고, 단면계수는 S=bh26=b(d2−b2)6S = \dfrac{bh^2}{6} = \dfrac{b(d^2 - b^2)}{6}이다.

b로 미분해 0으로 두면 d2−3b2=0d^2 - 3b^2 = 0, 즉 b2=d23b^2 = \dfrac{d^2}{3}, h2=2d23h^2 = \dfrac{2d^2}{3}이다.
hb=2\dfrac{h}{b} = \sqrt{2}

  • √3은 단면2차모멘트(bh3/12)bh^{3}/12)를 최대로 하는 비율이다.
  • 2와 3은 극값 조건에서 나오지 않는 값이다.

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