[고체역학 설명문] 1. 기초 정역학

소개

● 해당 글은 [고체역학]에서 [기초 정역학] 관련 내용을 정리한 설명문입니다.
▷ 해당 글은 물리학과 학부생이 서적과 수업을 참고하여 작성한 것입니다.
▷ 주로 참고한 서적은 {Statics, Beer etc,.}입니다.
▷ 해당 글에 나타난 어느 문장도 서적에 등장한 것을 그대로 옮겨적지 아니하였으며, 개인이 이해하고 고찰한 내용을 직접 글로 풀어쓴 것입니다. 참고서적에 등장하는 내용에 추가설명이나 유도과정이 덧붙혀진 것이 있습니다.
▷ 해당 글은 시험에 대비하기 위해 창작한 정리노트의 일종이며, 일부 내용은 잘못되었을 수 있습니다.

목차

1. 다입자계의 평형
1) 힘의 종류와 자유물체도
(1) 힘의 종류
(2) 자유물체도(FBD; Free Body Diagram)

2) 다입자계의 평형
(1) 평형 방정식
(2) 구조물의 지지점
(3) 이력계와 삼력계

3) 트러스 구조물
(1) 용어 정의
(2) 단순 트러스

본문내용

(2) 자유물체도(FBD; Free Body Diagram)
주변의 배경으로부터 관심이 있는 특정 부분을 고립화하여 그 위에 힘의 작용을 표시하는 도식을 자유물체도라고 한다. 어떤 시스템에서 특정 부분에 대한 자유물체도를 그릴 때 다음의 과정을 따른다.
① 해당 부분이 주변으로부터 완전히 고립된 모습을 스케치한다.
② 해당 부분이 주변으로부터 받는 모든 힘을 미지력, 기지력 순으로 표시한다. 이때 추가로 다음에 유의한다.
ⅰ. 해당 부분 내에 존재하는 subsystem들 간의 내력은 고려하지 않는다.
ⅱ. 각 힘의 작용점의 위치가 명확히 표현되도록 작용점의 위치에 관련되는 scale 및 치수 등을 기입한다.
ⅲ. 중력은 해당 부분의 무게중심에 집중력으로 작용한다고 가정한다.
예컨대 아래의 그림과 같은 시스템의 전체 자유물체도와 링크 ABC의 자유물체도를 그리면, 그림 (a), (b)와 같다.

시스템의 모습 그림 (a) 그림 (b)
* 단, (a)에서 자유물체도를 작성할 시스템의 범위를 도르래, 케이블, 및 링크 ABC로 잡았다. 이때 링크 ABC가 점 C에서 반력을 받고, 도르래가 점 D에서 반력을 받는 사실을 고려하였다. 단, 케이블의 장력은 시스템을 구성하는 두 부분, ABC와 도르래 간의 내력이므로 고려하지 않았다. 끝으로 도르래의 무게는 매우 작다고 가정하고 링크 ABC의 것만 생각하였다.

참고자료

· Statics, Beer외, McGrawHill,