반지름이 r인 균일한 원판의 중심에 200N의 힘이 수평방향으로 가해진… | [일반기계기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

병진·회전 방정식과 구름조건을 함께 세우면 필요한 마찰력은 약 66.67 N이다.
그림에서 중심 G에 수평력 200 N이 오른쪽으로 작용하고, 지면 접촉점에서 마찰력 F가 왼쪽으로 걸린다. 병진운동식은 200 − F = ma 이다.
미끄러지지 않으려면 a = rα 이고, 중심에 대한 회전운동식은 F·r = IGα = ½mr²(a/r) 이므로 F = ½ma, 즉 a = 2F/m 이다.
이를 병진식에 대입하면 200 − F = 2F → 3F = 200 → F = 66.67 N. 마찰력이 가해진 힘 전체(200 N)나 절반(100 N)이 되지 않는 이유는 균일 원판의 회전관성(½mr²)이 힘의 일부만 회전에 쓰게 만들기 때문이다.