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1. 보의 전단력 실험
1.1. 실험 목적
보의 전단력 실험의 목적은 전단력 측정 장치를 이용하여 같은 하중의 크기로 위치에 의한 보의 전단력을 실험하여 알아보는 것이다. 또한 보에 작용하는 하중의 크기와 전단력과의 상관관계를 알아보고, 하중 조건의 변화가 전단력에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 통해 실험값과 이론값을 비교하며, 오차에 대한 이해와 전단력에 대한 개념을 얻는 것이 목적이다.
1.2. 실험 이론
1.2.1. 보(Beam)
보(Beam)는 수직재의 기둥에 연결되어 하중을 지탱하고 있는 수평 구조부재이다. 보의 종류는 보가 어떻게 지지되어 있느냐에 따라 구분되며, 크게 정정보와 부정정보로 나눌 수 있다.
정정보는 보의 지지점에서 반력을 정역학적인 방법으로 결정할 수 있는 보이다. 대표적인 정정보에는 단순보, 외팔보, 내다지 보 등이 있다. 단순보는 일단이 부동 힌지점 위에 지지되어 있고 타단이 가동 힌지점 위에 지지되어 있는 보이다.
반면 부정정보는 보의 지지점에서 반력을 정역학적인 방법만으로는 결정할 수 없고 변형에 대한 저항성과 관련된 보의 성질을 고려해야 하는 보이다. 대표적인 부정정보에는 연속보, 지지된 외팔보, 양단 고정보 등이 있다. 연속보는 한 개의 부동힌지지점과 두 개 이상의 가동힌지 지점으로 지지되어 있는 보로, 미지의 반력수는 지점의 수보다 한 개 많다.
보는 일반적으로 직선재이지만 특수한 형태로 휘어진 보도 있다. 보는 축에 직각 방향의 힘을 받아 주로 휨에 의하여 하중을 지탱하는 것이 특징이다. 보의 역학적 성질에 따라 단순보, 연속보, 고정보, 외팔보 등으로 분류된다.
1.2.2. 반력(Reaction force)
보에 하중이 작용할 때 지지점에 생기는 힘을 반력(Reaction force)이라고 한다. 반력의 크기는 힘의 평형식을 통해 구할 수 있다. 예를 들어 단순보에 하중 P가 작용할 때, 왼쪽 지지점 A와 오른쪽 지지점 B에 생기는 반력 RA와 RB를 구할 수 있다. 먼저 힘의 평형 조건에서 RA + RB = P가 성립한다. 또한 모멘트의 평형 조건에서 RA * L = P * a가 성립한다. 이를 통해 RA = (L-a)/L * P, RB = a/L * P와 같이 반력의 크기를 계산할 수 있다. 반력의 부호는 작용 방향에 따라 결정되는데, 보통 반시계 방향을 양(+),...
