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그림과 같이 정지해 있는 평판 위를 반지름이 R인 원판이 일정한 각속도… | [국회직 9급 기계일반] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[국회직 9급 기계일반] 20년 1회차
그림과 같이 정지해 있는 평판 위를 반지름이 R인 원판이 일정한 각속도 ⍵로 미끄럼 없이 구르고 있다. 원판 위의 점 A, B, C, D에서 순간속도의 크기를 합한 것은?
문제 이미지
1
0
2
2⍵R
3
(2+2)( 2 + \sqrt{2} )⍵R
4
4⍵R
5
(2+22)( 2 + 2 \sqrt{2} )⍵R
해설

네 점의 순간속도 크기를 합하면 (2+22)ωR(2+2\sqrt{2})\omega R이다. 미끄럼 없이 구르는 원판은 평판과의 접촉점 C를 순간중심으로 하여 회전한다.

각 점의 속도는 순간중심에서의 거리에 각속도를 곱한 값이다.
v=rωv=r\omega

A는 순간중심에서 지름만큼 떨어져 있다: vA=2Rωv_A=2R\omega
B와 D는 순간중심에서 R2+R2=2R\sqrt{R^2+R^2}=\sqrt{2}R만큼 떨어져 있다: vB=vD=2ωRv_B=v_D=\sqrt{2}\omega R
C는 순간중심이다: vC=0v_C=0

네 값을 더하면 결과가 나온다.
2ωR+2ωR+0+2ωR=(2+22)ωR2\omega R+\sqrt{2}\omega R+0+\sqrt{2}\omega R=(2+2\sqrt{2})\omega R

  • 합이 0이라는 값은 접촉점 C 한 점의 속도에만 해당한다.
  • 2ωR2\omega R는 A 한 점의 속도이다.
  • (2+2)ωR(2+\sqrt{2})\omega R는 B와 D 가운데 한 점의 속도를 빠뜨린 값이다.
  • 4ωR4\omega R는 중심의 병진을 빼고 네 점이 모두 ωR\omega R로 회전한다고 본 값이다.

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