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지름이 D인 원형 단면의 단면계수를 ZAZ_A, 한 변의 길이가 a인 정사각형 단면의 단면계수를 ZBZ_B라 할 때 ZA:ZBZ_A : Z_B를 구하시오. (단, 두 단면의 단면적은 같고, ZAZ_A를 1로 환산한 값으로 나타낸다.)

해설

단면적이 같으므로 πD24=a2\dfrac{\pi D^2}{4} = a^2에서 D=4a2π=1.128aD = \sqrt{\dfrac{4a^2}{\pi}} = 1.128a
ZA=πD332=π(1.128a)332=0.141a3Z_A = \dfrac{\pi D^3}{32} = \dfrac{\pi (1.128a)^3}{32} = 0.141a^3, ZB=a36=0.167a3Z_B = \dfrac{a^3}{6} = 0.167a^3
ZA:ZB=1:1.182Z_A : Z_B = 1 : 1.182


[해설]

단면적을 먼저 같다고 놓아 D를 a로 표현한 뒤, 각 단면의 단면계수 공식(원형 πD³/32, 정사각형 a³/6)에 대입해 비교한다. 같은 단면적이면 정사각형 단면계수가 원형보다 커서(재료를 모서리에 더 많이 배치하는 효과) ZA:ZB는 1보다 큰 비로 나온다.

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