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그림과 같이 반지름이 45mm인 바퀴가 미끄럼 없이 왼쪽으로 구르고 있… | [일반기계기사 필기] 19년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 19년 3회차
그림과 같이 반지름이 45mm인 바퀴가 미끄럼 없이 왼쪽으로 구르고 있다. 바퀴 중심의 속력 0.9m/s로 일정하다고 할 때, 바퀴 끝단의 한 점(A)의 속도(uA, m/s)의 가속도(aA, m/s2)의 크기는?
문제 이미지
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uA=0, aA=0
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uA=0, aA=18
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uA=0.9, aA=0
4
uA=0.9, aA=18
해설

미끄럼 없이 구르는 바퀴의 접지점은 속도는 0이지만 가속도는 0이 아니므로, uA = 0, aA = 18m/s2이다.

그림에서 A는 바닥과 닿아 있는 점이다. 미끄럼이 없으면 A는 그 순간의 순간중심이 되어 속도가 정확히 0이다.

중심 속도 0.9m/s, 반지름 0.045m이므로 ω = v/r = 0.9 / 0.045 = 20rad/s이다.
중심 속도가 일정하므로 각가속도는 0이고, 접지점의 가속도는 중심을 향하는 구심성분만 남는다.
aA = rω2 = 0.045 × 202 = 18m/s2

속도가 0이니 가속도도 0이라고 보기 쉽지만, 접지점은 매 순간 바뀌는 위치일 뿐 같은 물질점이 계속 정지해 있는 것이 아니다. 그래서 속도만 순간적으로 0이고 가속도는 그대로 남는다.

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