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그림과 같은 1/4원형의 수문(水門) AB가 받는 수평성분 힘(FH)과… | [소방설비기사(기계) 필기] 23년 4회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 23년 4회차

그림과 같은 1/4원형의 수문(水門) AB가 받는 수평성분 힘(FH)과 수직성분 힘(FV)은 각각 약 몇 kN인가? (단, 수문의 반지름은 2m 이고, 폭은 3m이다.)
AB2m폭 3m

1

FH=58.8, FV=46.2F_H=58.8,\ F_V=46.2

2

FH=24.4, FV=92.4F_H=24.4,\ F_V=92.4

3

FH=58.8, FV=92.4F_H=58.8,\ F_V=92.4

4

FH=24.4, FV=46.2F_H=24.4,\ F_V=46.2

해설

수평성분 힘과 수직성분 힘은 각각 FH=58.8, FV=92.4F_H=58.8,\ F_V=92.4 kN이다.

수평분력은 곡면을 연직면에 투영한 면적에 작용하는 힘이므로
FH=γhˉA=9.8×1×(2×3)=58.8F_H=\gamma\bar{h}A=9.8\times1\times(2\times3)=58.8 kN이다(투영면은 높이 2m·폭 3m, 도심깊이 1m).

수직분력은 곡면 위(연직방향)에 놓인 가상 수체의 무게이므로 1/4원 단면적 πr24=π×224=3.14\dfrac{\pi r^2}{4}=\dfrac{\pi\times2^2}{4}=3.14 ㎡에 폭 3m를 곱한 체적 9.429.42 ㎥를 써서
FV=9.8×9.42=92.4F_V=9.8\times9.42=92.4 kN이다.

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