그림 2-1.2.2 줄다리기
양 방향으로 힘들이 서로 평형을 이루고 있어 움직이지 않는 상태
힘과 운동: 기초
출처: https://phet.colorado.edu/아이슬란드의 고전압 전력 철탑
불안정하게 보이는 이 거대한 송전탑이 넘어지지 않은 이유는 무엇일까?
이 송전탑은 연결 부위에서 탑에 힘을 가하는 케이블에 의해 안정되어 있다.
이러한 힘들을 직교 벡터로 표시한 후, 이들의 합을 구하는 방법으로 힘의 평형을 설명한다.
출처: https://www.istockphoto.com/아이슬란드의 고전압 전력 철탑
이 하중이 등속도 들어 올라지거나 그냥 매달려 있을 때,
평형 상태에 있다고 한다.
이 경우에는 질점에 대한 평형을 이해한다.
하중을 메달기 위하여 사용된 케이블에 걸린 힘들을 계산하는데
평형 개념을 어떻게 활용하는지 이해한다.
출처: https://www.safetysolutions.net.au/
그림 2-1.3.1 두 힘의 합성2007년 12월 7일 인천대교 공사를 마친 삼성중공업은 회사 소속선 해상 크레인 부선 삼성1호(1만 2000t급)를 조선소가 위치한 경상남도 거제시로 철수시키고자 하였다. 이를 위해 예인선 2척(삼성T-5호ㆍ삼호T-3호)을 동원하여 운송을 계획하고 새벽을 이용하여 운송을 시작했다.
출처: 경향신문
그림 2-1.3.2 힘의 평형과 반력
출처: El Inge
그림 2-1.3.3 힘의 평형과 반력
출처: Chegg
동일 평면상의 한 점에 여러 개의 힘이 작용할 때, 여러 힘의 모멘트 합은 그 합력의 동일점에 대한 모멘트와 같다.
<예제>
그림 1.5 바리뇽의 정리 적용 예제
그림에서 15 kN과 20 kN의 힘의 합력의 크기와 위치를 구할 때 바리뇽의 정리를 사용할 수 있다.
합력은 15 kN과 20 kN의 힘이 모두 위 방향으로 작용하고 있으므로 더해서 35 kN이다.
모멘트는 아무 점에서 구해도 상관없다. 왼쪽의 15 kN을 기준으로 합력의 모멘트와 원래 힘들의 모멘트가 같다고 하면 다음과 같다.
그림 2-1.6.3 누가 더 큰 힘을 질까?그림 2-1.6.4 지점의 표시방법과 반력의 수그림 2-1.6.5 실제 지점의 예그림 2-1.6.6 자유물체도 작성 방법
그림 2-1.6.7 실제 구조물 vs 이상화된 모델
강재 보는 3개의 지붕 들보를 지지한다.
강재 보가 하중을 받을 때 발생하는 처짐은 미소하므로, 강재 보를 강체로 가정할 수 있다.
이 경우 연결부 A는 약간의 회전을 허용하므로 핀으로 간주하고, 연결부 B는 수평방향으로도 움직일 수 있으므로 롤러로 볼 수 있다.
<출처>정역학, Hibbeler, 제13판
그림 2-1.6.8 자유물체도를 사용한 반력 계산 예시
그림 2-1.6.9 매달린 배관의 단면력도 계산
<출처>페이스북
