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1[국회직 9급 기계일반] 17년 1회차
그림과 같이 길이가 L인 선형탄성 막대의 양쪽 끝을 각각 천장과 질량 m인 물체에 매달았더니 막대가 d만큼 변형하였다. 이 막대를 길이가 L/2인 두 개의 막대로 나누어 양쪽 끝을 각각 천장과 질량 4m인 물체에 매달았을 경우 막대의 변형은?
문제 이미지
1
d/8
2
d/4
3
d/2
4
d
5
2d
해설

막대 변형은 처음과 같은 dd이다.

축하중 변형은 하중과 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다. 두 막대가 무게를 나누어 받으므로 전체 단면적은 2배로 본다.
δ=PLAE\delta = \dfrac{PL}{AE}
처음 상태: d=mgLAEd = \dfrac{mgL}{AE}
나중 상태: δ′=4mg⋅(L/2)2A⋅E=mgLAE=d\delta' = \dfrac{4mg\cdot(L/2)}{2A\cdot E} = \dfrac{mgL}{AE} = d

하중 4배, 길이 1/2배, 면적 2배가 상쇄되어 배율은 1이다.

  • d/8d/8은 하중이 커졌는데 변형을 오히려 줄이는 쪽으로 계산해야 나오는 값이다.
  • d/4d/4는 길이와 면적만 반영하고 하중 4배를 빠뜨린 값이다.
  • d/2d/2는 길이 변화만 반영하고 하중과 면적의 변화를 빠뜨린 값이다.
  • 2d2d는 하중과 길이만 반영하고 막대가 2개로 늘어난 면적을 빠뜨린 값이다.

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