제목 | 답변완료 평형 상태의 강체 | ||
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질문유형 | 강좌내용 | 교수님 | 이정욱 |
과목 | 일반물리학 | 강좌명 | |
작성자 | 홍*진 (s***********8) | 등록일 | 2023-02-01 22:59 |
첨부파일 | |||
안녕하세요! 평형 상태의 강체 관련 예제를 풀어보다가 궁금한 점이 생겨 질문 드립니다. 제가 serway 대학 물리학 책 5판을 가지고 있어서 문제 번호가 맞는지 모르겠지만, 제 책 기준 예제 10.8문제와 10.9 문제는 모두 강체가 평형 상태에 있을 때 알짜힘과 알짜토크를 분석해서 푸는 문제들입니다. 제가 헷갈리는 것은 사진에 첨부되어있는 부분에 힘의 방향인데요. 첫번째 첨부한 사진에 수평 막대에 작용하는 힘들 중 제일 왼쪽에 벽이 막대에 가하는 힘으로 수평 방향과 theta의 각을 이루는 R벡터가 그려져 있습니다. 책에는 이 평형 상태에서 벽을 제거할 경우 막대의 왼쪽이 왼쪽으로 움직이면서 아래로 떨어질 것이기 때문에 벡터 R은 오른쪽 위 방향이다라고 나와있습니다. 그런데 두번째 사진에 사다리가 미끄러지지 않을 최소 각도를 구하는 문제에서, 벽이 사다리에 가하는 힘인 벡터 P는 왼쪽 방향으로 향하고 있습니다. 저는 첫번째 문제에서처럼 벽이 존재하지 않을 때 사다리가 오른쪽 아래로 떨어질 것이므로 벽이 사다리에 가하는 힘은 왼쪽 위일 것이라고 예상했는데 어느 부분을 잘못 이해하고 있는 걸까요??ㅠ 책에서는 두번째 문제에서 `벽에서는 마찰이 없으므로 벽이 사다리를 미는 힘 벡터 P는 수평으로 작용한다`라고 나와있는데 잘 이해가 안됩니다.. 첫번째 문제와 두번째 문제에서 벽이 각각 막대와 사다리에 작용하는 힘의 방향의 차이가 생기는 이유는 무엇인가요!!
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네~ 제시된 문항처럼 해석하려니..힘드실거라 생각합니다.
마찰력이 없다는 가정으로 강체의 운동을 예측하면서 힘의 방향을 생각하기는 쉽지 않습니다.
이러한 이유로 많은 학생들이 힘의 방향에 대해 고민을 하시는 것 같아 안타까운 마음입니다.
강의시간에 얘기한 적이 있는데,
우선, 마찰력과 수직항력은 접촉력(항력)을 성분으로 나눠 이해하고 있지만, 역으로 접촉에 의한 힘(항력) 하나만 고려해보도록 합니다.
두번째, 강체의 평형 상태를 기술하는 또 하나의 방법은 힘의 작용선을 고려하는 것입니다. 수업시간에 다룬적 있는데, 평형상태에서는 작용선의 교점이 존재해야 합니다.
그럼, 이제 마무리해보죠...
들보 문제에서..
들보에 작용하는 장력의 작용선을 그려보세요.
들보에 작용하는 중력의 작용선을 그려보세요. 두 작용선의 교점이 보이시나요?
그럼...마무리, 벽면이 막대에 가하는 힘은 그 작용선을 향해야 합니다. 이때 항력을 수직항력과 마찰력으로 나누면 그림과 같은 방향이 나타남을 알 수 있습니다.
사다리 문제도 위와 동일한 방법으로 적용해보시길 바랍니다.
이러한 이유로...사다리 문제에서 줄을 연결한다거나...다양하게 변형하면...마찰력의 방향은 다르게 나타날 수도 있습니다.^^
- 2023-02-10
- 2024-12-12 수정