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1[건설기계설비기사 필기] 21년 2회차
지름 200mm인 축이 120rpm으로 회전하고 있다. 2m 떨어진 두 단면에서 측정한 비틀림 각이 1/15 rad 이었다면 이 축에 작용하고 있는 비틀림 모멘트는 약 몇 kN·m 인가? (단, 가로탄성계수는 80 GPa 이다.)
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418.9
2
356.6
3
305.7
4
286.8
해설

비틀림 각 공식 ϕ=TLGIp\phi = \frac{TL}{GI_p}를 이용하여 비틀림 모멘트 T를 구한다.
먼저 극관성모멘트를 계산하면, 반지름 r=100 mm=0.1 mr = 100\text{ mm} = 0.1\text{ m}일 때
Ip=πd432=π×(0.2)432=1.571×10−4 m4I_p = \frac{\pi d^4}{32} = \frac{\pi \times (0.2)^4}{32} = 1.571 \times 10^{-4}\text{ m}^4
주어진 값들을 공식에 대입하면
T=ϕ⋅G⋅IpL=(1/15)×80×109×1.571×10−42T = \frac{\phi \cdot G \cdot I_p}{L} = \frac{(1/15) \times 80 \times 10^9 \times 1.571 \times 10^{-4}}{2}
계산하면
T=0.0667×80×109×1.571×10−42=838.1×1032=419.0×103 N\cdotpm≈418.9 kN\cdotpmT = \frac{0.0667 \times 80 \times 10^9 \times 1.571 \times 10^{-4}}{2} = \frac{838.1 \times 10^3}{2} = 419.0 \times 10^3\text{ N·m} \approx 418.9\text{ kN·m}

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