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그림과 같이 30°로 경사진 0.5m×3m 크기의 수문평판 AB가 있다… | [소방설비기사(기계) 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 18년 3회차

그림과 같이 30°로 경사진 0.5m×3m 크기의 수문평판 AB가 있다. A 지점에서 힌지로 연결되어 있을 때 이 수문을 열기 위하여 B 점에서 수문에 직각방향으로 가해야 할 최소 힘은 약 몇 N인가? (단, 힌지 A에서의 마찰은 무시한다.)
물30°A힌지B3mF

1

14700

2

7350

3

14710

4

7355

해설

B점에서 가해야 할 최소 힘은 약 7350N이다.

수문의 면적은 A=0.5×3=1.5A = 0.5 \times 3 = 1.5 m²이고, 힌지 A가 수면에 있고 경사각이 30∘30^\circ 이므로 도심깊이는 hc=1.5×sin⁡30∘=0.75h_c = 1.5 \times \sin 30^\circ = 0.75 m이다.
전압력 F=γhcA=9,800×0.75×1.5=11,025F = \gamma h_c A = 9{,}800 \times 0.75 \times 1.5 = 11{,}025 N
압력중심은 경사면을 따라 A로부터 23×3=2\dfrac{2}{3} \times 3 = 2 m 지점에 작용한다.

힌지 A에 대한 모멘트 평형에서
FB×3=11,025×2F_B \times 3 = 11{,}025 \times 2
FB=7,350F_B = 7{,}350 N

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