그림과 같은 수문에서 멈춤장치 A가 받는 힘은 약 몇 kN 인가? (단… | [일반기계기사 필기] 21년 2회차 기출문제 상세 페이지

수은 쪽 전압력에서 물 쪽 전압력을 뺀 알짜힘의 힌지 O에 대한 모멘트를, 힌지에서 멈춤장치 A까지의 거리로 나누면 약 586 kN이 된다.
그림에서 액체 깊이는 2 m, 힌지 O는 바닥에서 3.2 m(수면 위 1.2 m), 수문 폭은 3 m다. 양쪽 전압력은
물: $F_{w}=\gamma \bar{h} A = 9800\times 1\times(2\times 3)=58.8\ \mathrm{kN}$
수은: $F_{m}=13.6\times 9800\times 1\times(2\times 3)=799.7\ \mathrm{kN}$
두 힘의 작용점(압력중심)은 모두 수면 아래 $\tfrac{2}{3}\times 2 = 1.33\ \mathrm{m}$ 이므로 힌지에서 $1.2+1.33=2.53\ \mathrm{m}$ 떨어져 있고, 알짜힘은 $799.7-58.8=740.9\ \mathrm{kN}$ 이다.
힌지 O에 대한 모멘트 평형에서 $F\times 3.2 = 740.9\times 2.53$ → $F \approx 586\ \mathrm{kN}$. 수은이 물보다 13.6배 무거워 알짜힘이 수은 쪽에서 미는 방향이며, 이를 멈춤장치 A가 받아낸다.