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그림과 같이 폭이 2m, 길이가 3m인 평판이 물속에 수직으로 잠겨있다… | [건설기계설비기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 17년 1회차
그림과 같이 폭이 2m, 길이가 3m인 평판이 물속에 수직으로 잠겨있다. 이 평판의 한쪽면에 작용하는 전체 압력에 의한 힘은 약 얼마인가?
문제 이미지
1
88kN
2
176kN
3
265kN
4
353kN
해설

수면 아래 3m 지점에서부터 아래로 3m가 잠긴 폭 2m 평판이므로 도심 깊이는 4.5m이고, 한쪽 면에 작용하는 전압력은 약 265kN이다.

수중 평면에 작용하는 전압력은 F=γhCAF=\gamma h_C A 로 구한다. 여기서 γ\gamma는 물의 비중량 9800 N/m39800\,\mathrm{N/m^3}, hCh_C는 도심까지의 수심, AA는 평판 면적이다.

그림에서 평판 상단이 수면 아래 3m, 평판 높이가 3m이므로 hC=3+32=4.5 mh_C=3+\dfrac{3}{2}=4.5\,\mathrm{m}, 면적은 A=2×3=6 m2A=2\times3=6\,\mathrm{m^2}이다.

대입하면 F=9800×4.5×6=264600 N≈265 kNF=9800\times4.5\times6=264600\,\mathrm{N}\approx265\,\mathrm{kN}이다. 압력이 수심에 따라 변해도 전압력은 도심 압력에 면적을 곱한 값이라는 점이 핵심이며, 힘의 작용점(압력중심)이 도심보다 아래에 있다는 사실과 혼동하지 않아야 한다.

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