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1[건설기계설비기사 필기] 20년 2회차
그림과 같이 원판 수문이 물속에 설치되어 있다. 그림 중 C는 압력의 중심이고, G는 원판의 도심이다. 원판의 지름을 d라 하면 작용점의 위치 η는?
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해설

작용점은 도심보다 조금 아래에 있으므로 η=yˉ+d216yˉ\eta=\bar{y}+\dfrac{d^{2}}{16\bar{y}}이다.

그림에서 yˉ\bar{y}는 수면에서 원판 도심 G까지의 깊이, η\eta는 수면에서 압력중심 C까지의 깊이이며, 수심이 깊어질수록 압력이 커지므로 C는 항상 G보다 아래에 놓인다.

압력중심 공식 η=yˉ+IGAyˉ\eta=\bar{y}+\dfrac{I_G}{A\bar{y}}에 지름 d인 원판의 IG=πd464I_G=\dfrac{\pi d^{4}}{64}와 A=πd24A=\dfrac{\pi d^{2}}{4}를 넣으면 IGA=d4/64d2/4=d216\dfrac{I_G}{A}=\dfrac{d^{4}/64}{d^{2}/4}=\dfrac{d^{2}}{16}이다.

따라서 보정항의 분모는 16yˉ16\bar{y}가 된다. 분모가 8·32·64로 적힌 식은 단면 2차 모멘트와 면적의 비를 잘못 정리한 결과다.

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