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1[국회직 9급 기계일반] 19년 1회차
외팔보가 그림과 같이 A에서 0이고 B에서 w0\mathbf{w}_{0}인 삼각형 분포하중 w(x)\mathbf{w} ( x )를 받고 있다. B에서의 전단력과 굽힘모멘트는?
문제 이미지
1
−w0L3,−w0L29- \frac{w_{0} L}{3} , - \frac{w_{0} L^{2}}{9}
2
−w0L23,−w0L39- \frac{w_{0} L^{2}}{3} , - \frac{w_{0} L^{3}}{9}
3
−w0L3,−w0L26- \frac{w_{0} L}{3} , - \frac{w_{0} L^{2}}{6}
4
−w0L22,−w0L36- \frac{w_{0} L^{2}}{2} , - \frac{w_{0} L^{3}}{6}
5
−w0L2,−w0L26- \frac{w_{0} L}{2} , - \frac{w_{0} L^{2}}{6}
해설

B에서의 전단력은 −w0L2-\dfrac{w_{0}L}{2}, 굽힘모멘트는 −w0L26-\dfrac{w_{0}L^{2}}{6}이다.

자유단 A를 원점으로 잡으면 하중은 w(x)=w0xLw(x)=\dfrac{w_{0}x}{L}이다. 하중을 적분하면 전단력, 전단력을 적분하면 굽힘모멘트가 된다.
V(x)=−∫0xw0ξL dξ=−w0x22LV(x)=-\displaystyle\int_{0}^{x}\dfrac{w_{0}\xi}{L}\,d\xi=-\dfrac{w_{0}x^{2}}{2L}
M(x)=∫0xV(ξ) dξ=−w0x36LM(x)=\displaystyle\int_{0}^{x}V(\xi)\,d\xi=-\dfrac{w_{0}x^{3}}{6L}

x=Lx=L을 대입하면 위 결과가 나온다. 합력 검산도 같다. 삼각형 면적인 합력 w0L2\dfrac{w_{0}L}{2}가 B에서 L3\dfrac{L}{3} 떨어져 작용하므로 모멘트 크기는 w0L26\dfrac{w_{0}L^{2}}{6}이다.

  • −w0L3, −w0L29-\dfrac{w_{0}L}{3},\,-\dfrac{w_{0}L^{2}}{9}는 합력을 삼각형 면적보다 작게 잡아 전단력과 모멘트가 모두 작다.
  • −w0L23, −w0L39-\dfrac{w_{0}L^{2}}{3},\,-\dfrac{w_{0}L^{3}}{9}는 LL의 차수가 하나씩 많아 힘과 모멘트의 차원에 맞지 않는다.
  • −w0L3, −w0L26-\dfrac{w_{0}L}{3},\,-\dfrac{w_{0}L^{2}}{6}는 모멘트는 맞지만 전단력이 합력과 다르다.
  • −w0L22, −w0L36-\dfrac{w_{0}L^{2}}{2},\,-\dfrac{w_{0}L^{3}}{6}는 계수는 맞지만 LL의 차수가 하나씩 많아 차원이 맞지 않는다.

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