강선의 지름이 5mm이고 코일의 반지름이 50mm인 15회 감긴 스프링… | [일반기계기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 18년 3회차
강선의 지름이 5mm이고 코일의 반지름이 50mm인 15회 감긴 스프링이 있다. 이 스프링에 힘이 작용할 때 처짐량이 50mm일 때, P는 약 몇 N인가? (단, 재료의 전단탄성계수는 G=100Gpa이다.)
1
18.32
2
22.08
3
26.04
4
28.43
해설
코일스프링의 처짐 공식에 값을 대입해 P를 구하면 약 26.04 N이다.
그림은 위쪽이 천장에 고정되고 아래 자유단에 P가 아래로 작용하는 코일스프링이다. 코일 반지름 R = 50mm, 소선 지름 d = 5mm, 유효 감김수 n = 15, G = 100GPa다.
δ = 64PR³n / (Gd4)Gd4 = 100×109 × (0.005)4 = 100×109 × 6.25×10-10 = 62.5
64R³n = 64 × (0.05)³ × 15 = 0.12P = δ × Gd4 / (64R³n) = 0.05 × 62.5 ÷ 0.12 ≈ 26.04 N
지름 D = 2R = 100mm를 써서 δ = 8PD³n/(Gd4)로 풀어도 같은 값이 나온다.
내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.