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길이i, 단면적 A인 균일 단면 봉이 인장하중 W를 받아 λ만큼 늘어났… | [승강기기사 필기] 17년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[승강기기사 필기] 17년 2회차
길이i, 단면적 A인 균일 단면 봉이 인장하중 W를 받아 λ만큼 늘어났을 때 상관관계를 옳게 나타낸 것은? (단, E는 세로 탄성계수이다.)
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해설

옳은 관계는 인장하중과 길이의 곱을 단면적과 늘어난 길이의 곱으로 나눈 식, 즉 E=WlAλE=\dfrac{Wl}{A\lambda}이다.

훅의 법칙 σ=Eε\sigma = E\varepsilon에 응력 σ=WA\sigma=\dfrac{W}{A}와 변형률 ε=λl\varepsilon=\dfrac{\lambda}{l}을 넣으면 WA=Eλl\dfrac{W}{A}=E\dfrac{\lambda}{l}이 된다.
이를 신장량에 대해 풀면 λ=WlAE\lambda=\dfrac{Wl}{AE}이고, 세로탄성계수에 대해 풀면 E=WlAλE=\dfrac{Wl}{A\lambda}이다.

분자와 분모가 통째로 뒤집힌 AλWl\dfrac{A\lambda}{Wl} 형태는 단위가 응력이 아니라 그 역수가 되고, 길이 l 과 신장량 λ 의 자리를 맞바꾼 WλAl\dfrac{W\lambda}{Al} 형태도 변형률의 정의(늘어난 길이 ÷ 원래 길이)를 거꾸로 쓴 것이어서 성립하지 않는다.

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