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[기계공학] '포크는 왜 네 갈퀴를 달게 되었나'를 읽고

『포크는 왜 네 갈퀴를 가지게 되었나』를 읽고서론포크는 왜 네 갈퀴를 가지게 되었나. 미국의 공학교수인 헨리 페트로스키가 지은 도서관에 있던 세권의 책 중 나의 눈길을 끄는 독특한 제목의 책이었다. 망설임 없이 이 책을 읽기로 마음먹었다. 내용은 매우 흥미로웠다.우리가 지금 사용하는 여러 가지 물건들의 역사를 알 수 있는 책이다. 조그마한 핀 하나가 탄생하기까지 거쳐야 했던 수많은 오류와 그 탄생 과정에서 발명가들이 가져온 새로운 생각들에 대한 이야기가 담겨 있는 책이다. 책에는 또한 핀에서 지퍼, 스카치테이프, 포스트 잇 과 같이 우리가 지금 아무런 불편을 느끼지 못하고 사용하는 물건들에 대한 역사가 담겨있다.일상적 도구에 대한 논의뿐 아니라 사회적 요인과 기술적 요인의 상호결합이 편리한 일상용품을 만들어낼 수 있다는 발명품의 보편적인 발전원리도 캐내고 있다. 맥도널드의 햄버거포장의 디자인 개발에 정치적인 개입이 있음을 통이 이를 보여주고 있다.본론발명은 필요에 의한 것이라 흔히 생각한다. 무언가가 필요하기 때문에 그 필요함을 채우기 위해 발명을 한다고 생각한다. 하지만 발명을 자극하는 것은 욕심이다. 보통의 사람들은 물건의 불편함에 익숙해지고 적응하여 나중에는 그 불편함을 느끼지 못한다. 그들은 현재에 만족하고 있다. 하지만 발명가 곧 공학도들은 그러한 불편함을 이기지 못한다. 그들은 온통 비판이다.그러나 불편함을 개선하기 위한 발명 이전에 새로운 물건을 발명하는 것에 대한 어려움은 매우 크다. 하나의 예로 지퍼의 발명을 들 수 있다. 봉합선을 따라 움직일 수 있게 된 이끔쇠의 단일한 움직임을 통해 자동으로 열고 닫을 수 있게끔 일련의 걸쇠를 나란히 배열하는 아이디어는 정말 기발한 것이었다. 그러나 그것을 잘못 없이 작동할 수 있게 형태를 끊임없이 수정하는 것은 매우 어려운 일이었다.지퍼를 처음 만든 사람은 휘트니 저드슨이라는 사람이었다. 그는 1893년에 “구두를 위한 걸쇠식 닫개와 열개”로 특허를 따냈다. 그러나 아이디어만으로 상품은 만들어지지 않는다. 다행히 저드슨은 루이스 워커라는 젊은 법률가를 만나고 그는 저드슨의 아이디어에 관심을 가지게 되었고 그에게 자본을 제공하기로 마음먹었다. 하지만 이후 저드슨은 상품화 이후에 많은 어려움을 겪게 된다. 상품화 하였으나 수많은 불만이 접수되었고 이는 업체들의 지퍼 사용을 가로막게 된다. 지퍼를 사용한 스커트를 입고 나갔는데 중요한 때 지퍼가 닫혀지지 않아 난감하였다는 불만은 허다하였다. 제품 제조의 자동화도 그가 해야 할 일이었다. 이를 해결한 사람이 선드백이었다.아이디어에 자본을 더하여 만든 상품, 뒤이어 끊임없는 상품에 대한 수정?보완을 통해 완전한 상품을 만들어내는 것. 그것이 우리가 쓰고 있는 수많은 물건들이 거쳐가는 길이다.그러나 제대로 된 새로운 아이디어의 상품이 나오더라도 이전의 방식에 익숙해진 사람들은 기존의 상품을 고수한다. 많은 시행착오를 거쳐 오작동이 없는 완전한 지퍼가 나왔음에도 불구하고 기업들은 소비자들의 지퍼에 대한 호응이 좋지 않음을 근거로 하여 지퍼 사용을 꺼려하였다. 이는 디지털 전화기에도 마찬가지여서 많은 기능을 가지고 있는 디지털방식의 전화기를 쓰기 까다롭고 몸에 익지 않았다는 이유로 번호판을 돌리는 예전의 전화기를 쓰려 하였던 것과 같은 이야기이다. 새로운 제품이 일상에 꼭 필요함을 알리는 것도 제품의 개발에 더하여 꼭 해야 할 일인 것이다.지퍼의 발명과 그 실용화에 대한 이야기를 읽으면서 지난 응용기계설계 수업에서 행하였던 골프공 줍는 로봇의 제작 과정이 떠올랐다. 지퍼를 만든 저드슨의 아이디어는 누구도 생각하지 못했던 기발한 것이었다. 하지만 중요한 것은 아이디어의 기발함이 아니라, 그러한 아이디어를 통해 만들어진 상품이라도 제대로 작동하지 못하면 아무런 쓸모가 없다는 것이다.우리 조는 고무줄 틈새 사이로 공이 올라오게 만들어 그 고무줄 위에 공을 올려놓고, 이후 그 공들이 여러 개의 링크로 연결된 올림장치를 통해 30cm 높이의 상자로 옮기는 장치를 만들었다. 당시 우리 조가 생각하였던 아이디어는 정말 기발하였다. 공을 줍는 방식이나 공을 상자로 옮기는 방식은 다른 조와는 공의 이동 방식 자체가 다른 것이었다. 그러나 문제는 제대로 작동하지 않는다는 것이었다. 교수님께서는 우리 조에 그것을 지적하셨다. 아이디어보다 제대로 된 작동이 중요함을 말이다. 하지만 작동을 잘못 없이 수행할 수 있게 만든다면 아이디어는 진정으로 빛을 발하게 된다.상품의 제조에 있어 아이디어, 아이디어를 실현하기 위한 자본, 제조된 상품의 수정 보완의 중요성에 대해 알 수 있었다. 그러나 이것이 상품의 제조에 필요한 모두는 아니다. 1950년대 개발된 양철캔은 병으로 된 음료수용기를 밀어내었지만 이후 업체들은 양철캔 제조가에 어려움을 토로하였다. 이후 발명된 것이 알루미늄 캔이다. 알루미늄 캔은 업체와 소비자 모두에게 가히 혁명적인 것이었다. 제조 원가도 훨씬 낮았으며 소비자도 훨씬 가벼운 캔으로 음료수를 마실 수 있었다. 하지만 이후의 문제는 알루미늄 캔의 처리 문제였다. 이시대의 캔은 뚜껑을 따개로 열어야 했으며 뚜껑은 그 자체로 문제가 되었다. 하지만 프레이즈는 뚜껑을 지레의 원리를 이용해 따는 방식을 착안하여 뚜껑이 캔에 붙어있게 하였다. 이로서 환경 단체들의 불평을 해소할 수 있게 되었다.맥도널드에서 1970년대 초에 만들었던 스티로폼 용기는 햄버거를 식지 않고 형태가 보존되도록 하는데 있어 탁월한 성능을 발휘하였다. 하지만 이 플라스틱 용기는 이후 10년후에 과대 포장물로 여겨졌고 CFC가 포함된 이 제품은 사라지게 되었다. 성능만을 고려한다면 이 용기는 그동안의 어떤 포장 용기보다도 탁월한 능력을 가졌다. 하지만 공학에 있어서 중요한 것은 최고가 최선은 아님을 수업을 통해서도 배운바 있으며, 책에서도 이를 언급한다. 환경을 고려해야 함은 공학을 통해 인간이 이기를 추구함에 있어 반드시 고려해야할 사항인 것이다.

독후감/창작| 2004.05.16| 4페이지| 1,000원| 조회(702)

독후감, 미시사, 포크, 갈퀴

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[기계공학] 트러스 해석 실험 평가A좋아요

1. 실험목적{트러스는 조립이 간단하고 열에 의한 영향이 작기 때문에 교량, 정밀 기구장치 등에 활용되고 있다. 이러한 실생활에 널리 이용되고 있는 트러스의 구조와 처짐, 응력분포를 실험 기구를 통하여 직접 확인하며, 또한 실험을 통해 얻은 값을 수업시간에 배웠던 트러스의 응력 해석방법과 유한요소해석방법을 이용하여 구한 값과 비교, 분석하여 세 가지의 값 사이의 차이점의 원인을 찾아낸다.{트러스 구조는 실생활에 널리쓰인다.2. 실험장치트러스요소(3.2*6.4mm),10N추 6개,다이얼게이지,줄자,버니어캘리퍼스3. 실험방법-세 종류의 트러스 구조를 실험도구를 이용하여 구현한다.-이후 트러스에 10N의 추를 이용하여 누적된 하중을 주어 각각의 하중에 대하여처짐량을 구한다.-트러스의 처짐량을 실험을 통하여 구한다.유한요소법을 이용하여 구한다.정역학적 계산법을 이용하여 구한다.-각각의 실험값의 차이를 확인하고 그 이유를 밝혀낸다.{4. 실험결과4-1. 실험트러스1{유한 요소법을 이용한 풀이fini/clear,nostart/prep7et,1,beam4r,1,0.19688,0.16279,0.0064087,0.315,0.625mp,ex,1,210e9mp,prxy,1,0.3n,1,0,0,0,,,,n,2,24,0,0,,,,n,3,48,0,0,,,,n,4,72,0,0,,,,n,5,24,17,0,,,,n,6,48,17,0,,,,n,7,72,17,0,,,,e,1,2e,2,3e,3,4e,1,5e,2,5e,5,6e,6,7e,3,6e,4,7d,7,alld,4,allf,1,fy,-30/solution{트러스1{응력선도(10N){처짐선도(10N)트러스2{{유한 요소법을 이용한 풀이fini/clear,nostart/prep7et,1,beam4r,1,0.19688,0.16279,0.0064087,0.315,0.625mp,ex,1,210e9mp,prxy,1,0.3n,1,0,0,0,,,,n,2,17.8,0,0,,,,n,3,35.6,0,0,,,,n,4,53.5,0,0,,,,n,5,17.8,24,0,,,,n,6,35.6,24,0,,,,n,7,53.5,24,0,,,,e,1,2e,2,3e,3,4e,1,5e,2,5e,5,6e,6,7e,3,6e,4,7e,2,6e,3,7d,7,alld,4,allf,1,fy,-60/solution{트러스2{응력선도(10N){처짐선도(10N)트러스3{{유한 요소법을 이용한 풀이fini/cle/prep7et,1,beam4r,1,0.19688,0.0016279,0.0064087,0.315,0.625mp,ex,1,210e9mp,prxy,1,0.3n,1,0,0,0n,2,24,0,0n,3,48,0,0n,4,72,0,0n,5,24,9,0n,6,48,19,0n,7,72,26,0e,1,2e,2,3e,3,4e,1,5e,5,6e,6,7e,2,5e,3,6e,2,6e,3,7d,7,alld,4,allf,1,fy,-60/solu트러스3{응력선도(10N){처짐선도(10N){4-2. 관련이론트러스는 직선(直線) 부재(straight member)를 끝단에서 서로 연결하여 구성한 구조물로서, 기본적으로 2차원적인 것을 평면 트러스, 3차원적인 것을 공간 트러스(space truss)라 한다. 보통 트러스라고 하면 평면 트러스를 말한다.트러스 구조는 조립이 간단하고 열에 의한 영향이 작기 때문에 교량, 정밀 기구장치 등에 활용되고 있다.트러스는 직선(直線) 부재(straight member)를 끝단에서 서로 연결하여 구성한 구조물로서, 기본적으로 2차원적인 것을 평면 트러스, 3차원적인 것을 공간 트러스(space truss)라 한다. 보통 트러스라고 하면 평면 트러스를 말한다.평면 트러스의 기본 구조: 3개의 직선 부재를, 각 부재의 끝단에서 서로 연결하여 3각형을 이루도록 하는 것이 기본이다. 3각형을 이룬 상태에서, 그림과 같이 여기에 두 개의 부재를 잇고, 이 두 부재가 한 개의 끝단에서 연결되도록 해 나가면, 이른 바 단순(單純) 트러스(simple truss)가 만들어진다.공간 트러스의 기본 구조: 6개의 직선 부재를, 각 부재의 끝단에서 서로 연결하여 3각추(三角錐)를 이루도록 한 것이 기본형으로, 여기에 세 개의 부재를 잇고, 이 세 부재가 한 개의 끝단에서 연결되도록 해 나가면, 이른 바 단순(單純) 공간 트러스(simple truss)가 만들어진다.트러스의 주요 특징의 하나는, 평면 트러스의 절점(joint)은 핀으로 이어진 것(pin joint)으로 보아, 모멘트는 전달되지 않는 것으로 하여 문제를 해석한다. 공간 트러스의 경우는 볼 소켓으로 이어진 것(ball socket joint)으로 본다. 그러나 실제 트러스에서는 볼트로 잇거나 용접이음을 하고 있다.단순 트러스의 해석-절점법(節点法, method of joints) : 크레모나(Cremona)의 그림방법먼저 2개의 부재(部材)가 이어진 절점의 힘의 평형을 생각하여, 그 두 부재에 작용하는 힘을 구한 다음, 순차적으로 3개의 부재, 4개의 부재가 이어진 절점의 평형을 생각하므로 서, 트러스 전체 부재의 힘을 구하는 방법. 이때 그림 방법을 이용하면 매우 효율적이다.-절단법(切斷法, method of sections)전체 부재의 힘을 구할 필요가 있을 경우에는 위의 절점법이 좋을 수 있으나, 어떠한 특정 부재에 작용하는 힘 만을 구하고 싶을 때에는 절점법은 반드시 효율적은 아니다. 이러한 경우에는 다음과 같은 절단법을 사용하는 것이 유리하다. 이때 주의해야 할 점은, 절단면에 나타나는 부재 수는 3 이하가 되어야 한다. 왜냐하면, 2차원에서의 힘의 평형 방정식은 3개 뿐이기 때문이다. 구하고자 하는 힘의 방향은 임의로 잡아서 좋다. 다만 자유물체도에서는 바깥 방향, 즉 부재가 인장 힘을 받는 방향으로 잡아 그려 두는 것이 편리하다.통상적으로는 이 자유물체도에 대해 {SUM F_x =0, {SUM F_y =0, {SUM M =0을 사용하면 3개의 부재의 힘을 구할 수 있다. 가능하면 연립방정식이 되지 않도록 하는 것이 편리하므로, 다음과 같이 이른 바 모멘트법을 사용하는 것이 좋다. 즉, B점 둘레의 모멘트를 생각하면, 곧 {F_CE가 얻어지며, E점 둘레의 모멘트를 생각하면, 곧 {F_BD가 얻어진다. 이 두 힘을 얻은 후에 남은 {F_BE를 구하면 편리하다. 이러한 절단법의 특징을 생각하여, 절단면에 3개의 부재가 나타나는 문제는 곧 절단법으로 풀어라 하고 기억해두면 매우 편리할 것이다.-처짐량의 계산정하중을 받는 트러스의 처짐을 에너지 방법, 즉 Castigligliano 1차 이론에 의해 구한다.{{ PARTIAL U} over { PARTIAL P } = { delta }_{ P}여기서 U는 하중에 의한 전체 탄성에너지이고 P는 처짐 P 가 발생하는 지점에 가해지는 외력이다. 트러스 구조물인 경우는 탄성에너지 U는 다음과 같다.{U= SMALLSUM { { N}^{2 }L } over { 2AE}여기서 A, E, L은 각각 트러스의 단면적, 탄성계수, 길이이다. N은 각 트러스에 걸리는 축방향 하중으로 다음과 같이 구성된다.N = (주어진 하중에 의한 힘)+(가상 하중에 의한 힘)= Nw + X*nX는 처짐을 구하는 위치에 미치는 가상의 힘이고, n은 단위 가상 하중에 의한 힘이다.식 (5-2)와 식(5-3)을 식(5-1)에 대입하면 관심이 있는 지점의 변위는 다음과 같이 구할 수 있다.{{ delta }_{ X} ={ PARTIAL U} over { PARTIAL X}{ vert }_{X=0 } = SUM { { N}_{w } nL} over {AE }5. 고찰하중에 대한 트러스의 처짐량을 정역학의 절점법과 유한요소법을 통하여 구하였고, 실험을 통해서도 그 값을 구하였다. 각각의 값을 표로 작성하였으며, 수치를 이용하여 그래프도 그렸다. 그러나 각각의 값이 일치하지 않음을 알 수 있으며, 이에 대해 궁금증을 가지게 되었다. 실제 실험의 값이 이론값과 다르다는 것은 자명한 것일 것이다. 실제로 존재하는 많은 변수를 이론에서는 무시하기 때문이다.이번 실험의 오차의 이유를 우리들은 트러스 절점의 구조에 있다고 결론을 내렸다. 트러스1의 실험을 하였을 때 절점을 단단히 연결시키지 않아서 하중에 대한 실제 처짐량보다 훨씬 많은 처짐의 거동을 보였다.{그래서 이후의 실험들에서는 절점 부분을 매우 단단히 고정시켰는데, 이로 인해 트러스의 구조가 절점에서 불연속적인 모습을 보인다고 생각한다. 또한 절점은 트러스의 부재와 단면적이 다르며 형상 또한 달라서 물리적 성질이 다르다.그리고 트러스1에서 절점법을 이용하여 트러스를 해석할 때 사용하였던 방법은 삼각트러스에 적용되는 방법이었으며, 트러스1과 같은 사각트러스에는 맞지 않는 방법이었다. 그래서 결과를 도출했을때 다른 방법을 통하여 나온 답들과 많은 오차를 가지고 있었다.

공학/기술| 2004.05.01| 16페이지| 1,000원| 조회(2,187)

응력, ansys, 유한요소법, 트러스

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[기계공학] 보의처짐

1. 실험목적보의 처짐에 대해서 응용 고체역학 시간에 이미 배운바가 있다. 이번 실험을 통해서 『고체역학』교재를 통해 배웠던 보의 하중에 의한 이론적인 처짐량과 실제 처짐량의 일치함을 보이고, 보의 거동에 대해 고찰하고자 한다.2. 실험장치1 Beam Apparatus SM104 MkⅡ2 5, 10, 15, 20N의 추3 steel, brass, aluminum의 빔4 지지대 2개, 고정단 1개, 처짐량 측정 게이지 1개3. 실험방법1 실험도구를 각각의 실험 조건에 맞게 설치한다.2 추의 무게를 달리하여 그에 따른 각각의 처짐량을 측정한다.3 보의 종류를 달리하여 각각의 처짐량을 구한다.4. 실험결과4-1. 실험■■지지조건1 한쪽 끝을 고정시키는 경우{{2 한쪽 끝을 고정시키고 다른 한쪽을 지지하는 경우3 보의 양 끝을 모두 지지하는 경우{■■하중조건1 하중이 5N일때2 하중이 10N일때3 하중이 15N일때4 하중이 20N일때■■재료1Steel2Bras3Aluminum4-2. 이론해석■■이론보의 길이는 단면에 비해 상당히 길고, 보의 재질이 등방성이라고 가정한다. 또, 변형의 대칭 성으로부터 평면단면은 변형 후에도 평면으로 유지된다고 본다. 이러한 가정 및 조건들과 그림 5 1의 기하학적 관계, 그리고 후크의 법칙으로부터 응력 및 변형도 성분들은 아래와 같이 된다.{_y`=` _z`=` _yz`=` _zx`=`0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 1)# _xy`=` _yz`=` _zx`=`0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~# _x`=`limfrom{MN 0}{IJ-MN}over{MN}`=`-{y}over{ }~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 2)# _y`=` _z`=` _x~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 3)# _x`=`E _x`=`-{E}over{ }y`=`-E{d }over{ds}y~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 4)여기서 는 탄성곡선의 곡률반경, 는 굽힘각, s는 중립축사의 호의 길이이고, 또 ,E는 각각 재료의 포와송비와 탄성계수이다. 보의 변형량이 충분히 작아 변형 전의 한 점의 좌표가 변형 후의 그 점의 위치를 근사적으로 표시할 수 있다고 가정하면, 평형조건으로부터 다음의 관계가 성립된다.{sum{F_x}`=`int_A{ _x`dA}`=`-{E}over `int_A{ydA}`=`0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 5)# sum{M_y}`=`int_A{z _x`dA}`=`-{E}over `int_A{yzdA}`=`0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 6)# sum{M_z}`=`int_A{y _x`dA}+M_b`=`-{E}over int_A`y^2`dA`+M_b`=`0~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 7)#여기서 {M_b는 보에 가해진 굽힘모우멘트이다.식 (5 5)로부터 중립면에 대한 단면 1차모우멘트 {int_A{ydA=0}이어야 함으로, 중립면은 단면의 도심을 지나야 함을 알 수 있다. 식 (5 6)은 대칭단면보에 대해서는 항상 성립한다. 식 (5 7)로 부터 외부굽힘 모우멘트 {M_b와 처짐곡선의 곡률반경 와의 관계를 알 수 있다. 즉,{{1}over `={d }overds`={M_b}over{EI_zz}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 8)여기서, {I_zz`=`int_A{y^2`dA}는 z축에 대한 단면 2차모멘트 혹은 관성모우멘트라 하며, 그림 5 1의 직 사각형 단면에서의 {I_zz`=`{1}over{12}bh^3이다. 또 {EI_zz를 굽힘강성 혹은 굽힘계수라 한다.보의 길이 방향에 대한 처짐량 v(x)는 그림 5 1의 기하학적인 관계에서 굽힘각 가 매우 작다 고 가정하면, 즉 변형량이 작다고 가정하면{{d }overds` {d^2`v}over{dz^2}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 9)으로 표현된다.식 (5 8)을 식(5 9)에 대입하면{{d^2`v}over{dx^2}={M_b}over{EI_zz}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 10)가 되며, 이 식을 모우멘트-곡률 관계식이라 한다.식 (5 10)은 순수굽힘상태에서 유도된 식이나 일반적인 하중상태에 사용되어도 충분한 정확성을 가질 수 있다.보의 굽힘강성 {EI_zz가 보의 길이에 따라 일정하고, 굽힘모우멘트 {M_b`(x)의 분포상태를 알면 보의 처짐 기울기 {{dv}over{dx}및 처짐량 v는 식 (5 10)으로부터 아래와 같이 구해진다.{{dv}over{dx}={1}over{EI_zz}int{M_b`(x)dx+C_1}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 11)# v={1}over{EI_zz}int{[int{M_b`(x)dx]dx+C_1`x+c_2}}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(5 12)#여기서 {C_1`과C_2는 적분상수이며, 경계조건(지지상태)으로부터 결정된다.직선보는 지지상태에 따라 정정보와 부정정보로 나눌 수 있는데, 정정보의 대표적인 것으로는 단순지지보와 외팔보를 들 수 있으며, 부정정보의 대표적인 것으로는 돌출보, 양단고정보, 연속보를 들 수 있다. 부정정보의 해석 방법에는 중첩법이나 에너지법, 모우멘트-면적법 등이 있다.5. 결론같은 실험조건에서 각각의 부재는 서로 다른 처짐량을 보인다. 이는 부재가 가지고 있는 탄성계수의 차이에 기인한다. Steel은 210Gpa, Brass는 100Gpa, Aluminum은 71Gpa이라는 고유의 탄성 계수를 가진다. E={{ sigma } over { epsilon }의 수식을 보면 알 수 있듯이, 소재에 동일한 변형이 일어날 때 탄성계수가 큰 소재는 그 변형에 필요한 응력이 탄성계수가 작은 소재보다 더 크다. 곧 Steel과 Aluminum이 동일한 처짐량을 가진다면, 탄성계수가 큰 Steel이 더 큰힘을 받고 있다는 것이다. 하지만 실험의 결과를 보면 탄성계수가 작은 금속이 더 작은 처짐량을 가진다. 곧 정 반대의 상황이 결론으로 나타난 것이다. 그 이유는 금속의 단면적에 있다. 처짐량을 구할 때 그 소재의 단면적에 따라 처짐량이 달라진다. 곧 2차 면적모멘트에 의해 비록 같은 소재라 할지라고 처짐량에 차이가 생긴다는 것이다. 2차 면적모멘트가 클수록 처짐량이 작아진다.

공학/기술| 2004.04.30| 4페이지| 1,000원| 조회(851)

실험, 처짐, 응력, 해석, 보

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[기계공학] 정역학(도르래)실험 평가C아쉬워요

1. 실험목적도르래와 여러 실험도구를 이용하여 힘의 방향 전환과 그 감소에 대하여 고찰하고자 한다.2. 실험장치고정도르래, 움직도르래, 하중측정게이지, 5N 추 4개, 노끈3. 실험방법고정도르래와 움직도르래를 이용하여 실생활에 사용되는 도르래의 모형을 실험도구의 도르래를 이용하여 조합한 후, 실제 일의 감소와 방향의 전환에 대하여 확인한다.4. 실험결과4-1. 실험■■ 고정도르래{추의 무게만큼 게이지가 이동한다.{■■ 움직도르래{{추의 무게의 반만큼 게이지가 이동한다.■■ 복합도르래{{추의 무게의 2배만큼 게이지가 이동한다.4-2. 관련이론■■ 고정도르래 : 힘의 방향만 바꾼다.{고정도르래는 바퀴에 걸린 물건을 끌어올리는데 이용된다. 고정 도르래는 힘의 방향을 바꾸어 물건을 쉽게 들어 올릴 수 있다는 장점이 있으나, 물건의 무게와 같은 크기의 힘이 들기 때문에 힘의 효과를 크게 하는 작용이 없다.도르래의 축이 받침점과 같은 역할을 하며 받침점과 작용점 사이의 거리가(여기서는 도르래의 반지름) 받침점과 힘점 사이의 거리와 같으므로 힘은 증대되지 않는다. 이 도르래는 단순히 힘의 이동 거리는 물체의 이동 거리와 같다.a. 당기는 힘(F) = 물체의 무게(W)b. 당기는 줄의 길이 = 물체가 올라간 높이c. 물체에 해준 일(W) = 사람이 한 일(F)■■ 움직도르래 : 힘에 이득{움직도르래는 물건의 무게와 도르래의 무게를 합한 것의 절반만큼의 힘밖에 들지 않는다. 즉, 움직도르래는 줄을 보통보다 길게 끄는 대신 힘의 효과를 크게 한다. 하지만 움직도르래로 고정도르래를 통해 움직인 거리만큼의 이동을 하려면 고정도르래의 이동 거리의 두 배를 이동하여야 한다. 결국 힘의 절약은 있지만 일의 양은 동일하다.줄이 도르래와 접촉하고 있는 부분이"지레"에 해당하므로 받침 점은 "지레" 의 왼쪽 끝에 있다는 것을 알게 된다. 물체는 받침 점과 지레의 작용점 지레의 오른쪽 끝에 있다.- 의중간에 있다. 출력되는 힘은 공급하는 힘의 2배가되므로 기계적 확대율은 2이다. 이 값은 이동 거리와 밀접한 관계가 있다. 물체를 1m 들어올리려면 줄을 2m 끌어 당겨야 할 것이다. 또 다른 이유 때문에 기계적 확대율은 2라고 할 수 있다 물체가 올라갈 때 물체가 걸려 있는 줄의 두 가닥이 함께 올라간다. 이것은 한가닥의 줄이 물체 무게의 절반을 지지하고 있다는 것을 의미한다. 따라서 사람이 줄에 작용하는 힘도 단지 물체 무게의 절반과 같다.a. 당기는 힘(F) = 물체 무게의 절반(1/2W)b. 당기는 줄의 길이 = 물체가 올라간 높이의 2배c. 물체에 해준 일(W) = 사람이 한 일(1/2W 2)■■ 복합도르래 : 두 배의 일을 하며 힘의 방향도 바꿔준다.{고정도르래와 움직도르래의 단점을 보완한 것이 복합 도르래이다. 복합 도르래는 고정도르래와 움직도르래를 조합하여 힘의 방향을 바꿈과 동시에 힘의 효과를 확대하였다. 대부분의 사람들에게는 물체를 위로 끌어올리는 것보다 아래로 당기는 것이 더 쉽다. 복합도르래는 고정도르래의 방향 전환의 효과와 움직도르래의 힘 절감의 효과를 이용하기 위해 고안한 기구이다.도르래 장치의 기계적 확대율은 2이다.도르래 장치에 연결된 줄은 세 가닥이지만 물체를 지탱하고 있는 줄은 두 가닥뿐이다. 위쪽의 도르래는 단지 힘의 방향만을 바꾸어 주는 것이다.a. 당기는 힘(F) = 물체 무게의 절반(1/2W)b. 당기는 줄의 길이 = 물체가 올라간 높이c. 물체에 해준 일(W) = 사람이 한 일의 2배(W 2)5. 고찰{5N의 추를 매단다면 5N의 무게가 게이지를 통해 측정되어야 함이 옳다. 하지만 실제 실험을 해본 결과 게이지에 나타나는 결과는 정확한 추의 무게에 미치는 못하는 수치였다. 이의 원인을 두 가지로 찾아보았다.첫 번째로, 게이지 자체의 기계적 측정 오차로 볼 수 있다. 실제로 게이지는 실을 달지 않고 추를 매단 상태에서도 5N을 가리키지 않았으며, 게이지 바늘이 상하로 왕복을 반복한 후에야 5N을 가리켰다.두 번째로, 실의 마찰에 의해 에너지 보존의 법칙이 지켜지지 않았다고 생각한다. 하나의 추를 줄이 없을 때와 있을 때를 비교하였을 때 줄이 없을 때 더 높은 수치가 나타났다.마지막으로, 도르래의 축의 마찰로 인해 위치에너지의 일부분이 손실되었다고 생각한다.실제로 인터넷을 검색하여 알아본 결과 도르래 장치의 경우 공급한 에너지의 상당량을 열로 잃게 된다고 한다.6. 결론도르래를 이용하여 입력힘에 대한 출력힘의 차이를 알아보았다. 고정도르래와 움직도르래를 이용하여 실험을 하였고, 그 둘의 조합인 복합도르래의 경우에도 알아보았다. 실험을 통해 얻은 결과를 정리해보면, 고정 도르래는 힘의 방향을 바꾸어 물건을 쉽게 들어 올릴 수 있다는 장점이 있으나, 물건의 무게와 같은 크기의 힘이 들기 때문에 힘의 효과를 크게 하는 작용이 없다. 움직도르래는 줄을 보통보다 길게 끄는 대신 힘의 효과를 크게 한다. 하지만 움직도르래로 고정도르래를 통해 움직인 거리만큼의 이동을 하려면 고정도르래의 이동 거리의 두 배를 이동하여야 한다. 결국 힘의 절약은 있지만 일의 양은 동일하다. 복합 도르래는 고정도르래와 움직도르래를 조합하여 힘의 방향을 바꿈과 동시에 힘의 효과를 확대하였다. 고정도르래의 방향 전환의 효과와 움직도르래의 힘 절감의 효과를 모두 얻을 수 있는 도르래이다.

공학/기술| 2004.04.30| 5페이지| 1,000원| 조회(1,720)

응력, 하중, 정역학, 도르래

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[영문] 친구 소개 하기 평가A+최고예요

A Girl with a Beautiful Dream Let me introduce my friend Ji-hyun Kim . She is 23 years old. She is a senior at ******** University and her major is psychology. Next month, she will be in practicing as a being a teacher. Because she always wants to become a teacher since she was a child, she has taken education courses for two years.

인문/어학| 2004.04.30| 1페이지| 1,000원| 조회(663)

소개, 영문, 친구, 동물보호

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