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그림과 같이 지름 DD의 원형 단면에서 폭 bb, 높이 h=2bh=2b인 직사각형 단면을 얻으려 한다. 이 직사각형의 단면계수 ZZ를 지름 DD의 함수로 나타내시오.

해설

· D2=b2+h2=b2+(2b)2=5b2D^2 = b^2 + h^2 = b^2 + (2b)^2 = 5b^2 이므로 b=D5b = \dfrac{D}{\sqrt{5}}
· Z=bh26=4b36=46(D5)30.06D3Z = \dfrac{bh^2}{6} = \dfrac{4b^3}{6} = \dfrac{4}{6}\left(\dfrac{D}{\sqrt{5}}\right)^3 \approx 0.06D^3


[해설]

직사각형이 원에 내접하므로 대각선이 지름 DD와 같다는 피타고라스 관계 D2=b2+h2D^2=b^2+h^2를 세우고 h=2bh=2b를 대입해 bbDD로 표현한다. 이를 직사각형 단면계수 공식 Z=bh26Z=\dfrac{bh^2}{6}에 대입하면 Z0.06D3Z\approx0.06D^3이 된다.

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