스프링 상수가 10N/cm 인 4개의 스프링으로 평판 A를 벽 B에 그림과 같이 장착하였다. 유량 0.01m 3 /s, 속도 10m/s인 물 제트가 평판 A의 중앙에 직각으로 충돌할 때, 평판과 벽 사이에서 줄어드는 거리는 약 몇 cm 인가?

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스프링 상수가 10N/cm 인 4개의 스프링으로 평판 A를 벽 B에 그… | [일반기계기사 필기] 16년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 16년 2회차

스프링 상수가 10N/cm 인 4개의 스프링으로 평판 A를 벽 B에 그림과 같이 장착하였다. 유량 0.01m³/s, 속도 10m/s인 물 제트가 평판 A의 중앙에 직각으로 충돌할 때, 평판과 벽 사이에서 줄어드는 거리는 약 몇 cm 인가?

2.5

1.25

10.0

5.0

해설

제트가 평판을 미는 힘 100 N을 스프링 4개가 나누어 받으므로 줄어드는 거리는 약 2.5 cm다.

평판에 직각으로 부딪히는 분류의 반력은
F = ρQV = 1000 × 0.01 × 10 = 100 N

그림에서 평판 A와 벽 B 사이에 스프링 4개가 나란히(병렬) 걸려 있으므로 합성 스프링상수는 k = 4 × 10 = 40 N/cm이고,
δ = F ÷ k = 100 ÷ 40 = 2.5 cm

스프링을 하나로 보면 10 cm, 두 개만 세면 5 cm가 되므로 병렬 결합에서는 스프링상수가 그대로 더해진다는 점이 관건이다.

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