모두CBT

수평면과 60℃ 기울어진 벽에 지름이 4m인 원형창이 있다. 창의 중심… | [건설기계설비기사 필기] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 18년 1회차
수평면과 60℃ 기울어진 벽에 지름이 4m인 원형창이 있다. 창의 중심으로부터 5m 높이에 물이 차있을 때 창에 작용하는 합력의 작용점과 원형창의 중심(도심)과의 거리(C)는 양 몇 m인가? (단, 원의 2차 면적 모멘트는 πR4/4이고, 여기서 R은 원의 반지름 이다.)
문제 이미지
1
0.0866
2
0.173
3
0.866
4
1.73
해설

합력 작용점과 도심의 거리는 약 0.173 m이다.

그림에서 벽은 수평면과 60°를 이루고, 지름 4 m(반지름 R = 2 m)인 원형창의 도심은 수면에서 수직으로 5 m 깊이에 있다. 경사면을 따라 잰 수면에서 도심까지의 거리는 yc=hcsin⁡60∘=50.866=5.774 my_c=\dfrac{h_c}{\sin 60^\circ}=\dfrac{5}{0.866}=5.774\,\mathrm{m} 이다.

작용점과 도심의 거리는 c=IcycAc=\dfrac{I_c}{y_c A} 이고, 원에서는 IcA=πR4/4πR2=R24=224=1 m2\dfrac{I_c}{A}=\dfrac{\pi R^4/4}{\pi R^2}=\dfrac{R^2}{4}=\dfrac{2^2}{4}=1\,\mathrm{m^2} 로 간단해진다.

따라서 c=15.774=0.173 mc=\dfrac{1}{5.774}=0.173\,\mathrm{m} 이며, 작용점은 도심보다 경사면을 따라 약 17 cm 아래에 놓인다. 발문의 '60℃'는 60°의 오기다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.