A점에서 힌지로 연결되어 있는 수문을 열기 위한 수문에 수직인 최소한의… | [소방설비산업기사(기계분야) 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

그림에서 수문 AB는 수면과 30°를 이루며, 힌지 A는 수면 위치에 있고 수문의 경사길이는 3 m, 폭은 구하려는 $b$다. 힘 $F=7355\,\mathrm{N}$은 수문 아래끝 B에서 수문에 수직으로 작용한다(최소 힘이므로 힌지에서 가장 먼 곳에 작용).
수문 도심의 수심은 $h_c=1.5\sin30^\circ=0.75\,\mathrm{m}$이므로 전압력은 $F_R=\gamma h_c A=9800\times0.75\times(3b)=22050b\,\mathrm{N}$이다.
압력중심은 A로부터 경사면을 따라 $y_p=\dfrac{3}{2}+\dfrac{b\cdot3^3/12}{(3/2)(3b)}=1.5+0.5=2\,\mathrm{m}$ 떨어진 위치에 있다.
힌지 A에 대한 모멘트 평형 $F\times3=F_R\times y_p$에서 $7355\times3=22050b\times2$, 따라서 $b=0.5\,\mathrm{m}$이다.