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기계공학

【유체역학】 전압력이 작용하는 수문 힌지 문제 풀이 [문제] [문제해설] 문제에서 점 C가 물의 자유표면과 동일한 높이입니다. 이때 위와 같이 ㄱ자 형태의 수문이 점 A의 힌지를 가지고 있을 때에 수문이 닫힌 상태로 유지하기 위한 힘 F의 크기를 묻고 있습니다. 이때, 물 때문에 수문의 점 A의 우측에서 수압이 작용하기 때문에 수문은 좌측으로 밀리게 됩니다. 하지만, 점C에 힘 F를 가해줌으로써 수문을 닫은 상태로 유지해야합니다. [문제 풀이 및 해설] 수문을 닫은 상태로 유지하기 위해서는 물체(수문)가 모멘트의 평형 상태여야합니다. 즉, 힘 F와 물로인한 모멘트의 크기가 동일해야합니다. 문제에서 힘 F의 크기를 묻고 있으므로 물로 인한 힘을 구하면 점 A에 대한 모멘트가 동일해야하기 때문에 알 수 있습니다. 우선, 물에 의한 힘을 구하기 위해서는 ① 수..
【재료역학】 꺽인 외팔보 문제 풀이 [문제] [문제해설] 재료역학에서 외팔보 문제입니다. 단, 익숙치 않은 꺽여있는 외팔보 형태이지만 살짝만 생각하면 간단하게 풀 수 있는 문제입니다. 꺽여있는 부분에 집중 하중이 작용하고 있는데, B점에서의 처짐이 0이 되기 위한 CD(a)의 거리를 a/L처럼 거리비의 형태로 묻고 있습니다. [답] [풀이 및 설명] 우선, 점 A는 벽에 고정되어있는 고정단입니다. 점 D에 집중하중 P가 작용하여 외팔보에 응력이 작용할 것입니다. 문제에서 점 B의 변위가 0이 되게 하라했으니, 점B에 대해서 보겠습니다. 하중 P로 인해 점 B에는 아래와 같은 힘과 모멘트가 발생하게 됩니다. 이는, 힘을 힘과 모멘트로 변환(이동)하는 정역학에 대한 개념입니다. 힘을 옮기게되면 그 힘과 동시에 옮기는 변위만큼의 작용하는 모멘트..
【열역학】 일과 열의 출입 부호 안녕하세요. '일과 열의 출입 부호'에 대한 포스팅입니다. 저에게 질문한 것은 아니고 제가 가입된 카페에 올라왔던 글입니다. [질문 내용] 일을 한다 일을 받는다 등등 열을 빼앗다, 필요로 한다 등등 이러한 말장난? 같은거 - + 어떻게 표시하나요... 매번 헷갈려서 질문합니다. [질문 해설] 시스템에서 일과 열의 출입에 따라 결정되는 물리량의 부호가 헷갈려서 질문하신 것 같습니다. [답변] 상세한 설명은 좀 더 아래에 있습니다. 일을 한다 = +W 일을 받는다 = -W 열을 받는다 = +Q 열을 빼앗긴다 = -Q [설명] 그림을 보면서 이해하시는게 가장 편할 것 같습니다. 먼저, 아래의 그림과 같은 한 계(시스템:system)에서 "일"의 부호는 다음과 같습니다. 즉, 시스템이 외부로 일을 하면 + 부..
【재료역학】 경사단면의 경사각 구하는 문제 풀이 [문제] (일반기계기사 기출문제) 축방향으로 인장하중을 받고 있는 원형 단면봉에서 의 각도를 가진 경사단면에 전단응력과 수직응력이 작용하고 있다. 이때, 전단응력 가 수직응력 의 1/2이 되는 경사단면의 경사각 는? [답] [문제해석]1. 우선 위 그림처럼 '초기 상태'에서 축방향으로 힘을 받아 '변형 후 상태'로 변화하게 됩니다.2. 그렇다면, 축(길이)방향으로 늘어나면서 반경방향으로는 줄어들게 됩니다.3. 이때, 축방향으로 늘어나게 되면서 발생하는 수직응력과 반경방향으로 줄어들면서 발생한 전단응력의 크기의 비가 2:1이라는 뜻입니다.4. 위와 같이 머릿 속에 그리면 문제 풀이가 더욱 이해가 잘 될 겁니다. [개념] 1. 모어원 (Mohr's Circle) 2. 조합응력 (참고)2017/07/08 - ..
자주 사용하는 공학 기호 자주 사용하는 공학 기호입니다. 2017/07/08 - [역학문제 해결/수학,공학] - 수학,공학. 10의 x배를 뜻하는 단위 접두사 (hecto,kilo,mega,giga,tera,deci,centi,milli,micro,nano) 해당 이미지를 클릭하면 원본 게시물을 확인할 수 있습니다.
【열역학】 정압과정의 절대일, 공업일, 엔트로피 예제 풀이 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 열역학에서 정압과정에서의 절대일, 공업일, 엔트로피를 구해보겠습니다. 1. 문제설명이번 예제는 2017년도 2회차 일반기계기사 기출문제인 2과목 열역학, 25번 문제입니다. 문제에서, 압력, 체적과 정압과정의 일을 주어주고 변화 후 체적을 묻고 있습니다. 이때, '400kJ의 일을 하였다'라고 함은 '+W'을 뜻합니다. 컨트롤볼륨 (control volume : CV) 내의 유체가 밖으로 일을 하였을 경우에는 +W이고, 계가 일을 받았을 경우에는 -W 입니다. +와 -를 잘 구분해주셔야 합니다. 이번 예제에서는 특별한 구분 없이도 문제풀이가 가능할 정도로 쉬운 경우입니다. 2. 용어 및 개념- 압력 = P = 10^6 [N/m^2]- 초기 체적 = V1 = 1 [m^3]- ..
【열역학】 가역단열 과정의 풀이 (절대일, 공업일, 엔트로피) 안녕하세요. 열역학에서의 가역단열 과정 풀이입니다. 1. 문제설명 2017년도 2회차 일반기계기사 2과목 기계열역학, 26번 기출문제입니다.초기 온도 T1, 비열비 k를 주어주고 이상기체를 가역단열 압축하는 경우를 이해하는가 묻는 문제입니다. 2. 용어 및 개념- 초기온도 = T1 = 8℃ = 282K- 체적을 1/5 >> V1 = 5 V2- 비열비 = k = 1.4- 섭씨온도 (℃) + 273.15 = 캘빈온도 (K) 공학문제에서는 대부분 국제표준 단위인 캘빈온도 (K)로 문제를 풀이합니다. 3. 문제풀이 ①번에서 보시는 공식처럼, 단열과정에서 자주 사용되는 공식입니다. 유도하는 방법도 있지만, 공학문제에서는 유도는 중요치 않고 마지막 결과를 꼭 이해하고 암기해주셔야 합니다. ②번 문제풀이 입니다. ①..
【열역학】 압력과 온도, 엔탈피가 주어질 때 내부에너지 안녕하세요. 이번에는 【압력, 온도, 엔탈피가 주어졌을 때에 내부에너지를 구하는 문제풀이 및 개념】입니다. 2017년도 2회차 일반기계기사 기출인 2과목 열역학, 29번 문제입니다.[문제설명] 일정한 압력과 온도를 가진 공기가 있습니다. 이때의 공기의 엔탈피가 주어질 때, 공기가 가진 내부에너지를 구할 수 있는지 물어보는 문제입니다. 또한, 엔탈피의 단위를 보시면 [kJ/kg]이므로 질량에 대해서는 고민할 필요 없이 1kg당 내부에너지[kJ/kg]를 구하면 됩니다. 그리고 문제의 마지막에 (괄호)로 공기의 분자량을 주어졌습니다. 이런 경우는 필히 사용할 것이라는 것이겠죠? [문제풀이] 입니다. 보시기 편하시라도 한글문서로 작업했습니다. 1번 엔탈피에서 엔탈피에 관한 공식을 소개하고 있고 2번에서는 이상기..
【열역학】 가역 카르노 열기관의 열효율 [문제] 2017년도 2회차 일반기계기사 기출문제 입니다.[문제해설] 카르노 열기관은 사이클 중 가장 높은 효율을 가지는 대표적인 열기관입니다. 이때에, 최고온도와 최저온도를 주어졌을 때, 열효율을 구해보는 것입니다. 이때 열효율은 어떤 기관으로 만들어도 이것보다 낮을 수밖에 없다는 뜻입니다. [용어] * 저열원 20℃ = 저온도 = 20+273 = 293[K]* 고열원 700℃ = 고온도 = 700+273 = 973[K] [문제풀이] 1.번 카르노 기관에서, 1)번은 카르노 열기관을 말해주고 있습니다. 카르노 사이클은 최대 열효율을 갖도록 고안된 가장 이상적인 가역 열기관입니다. 즉, 이보다 높은 효율을 가지는 열기관은 존재할 수 없습니다. 2)번은 카르노 기관의 각각의 과정들입니다. 3)번은 이번 문..
【열역학】 냉동기, 열펌프 성능계수 COP 구하는 문제풀이 1. 우선, 각각 단어의 뜻부터 알아갑시다. #성능계수 [Coefficient of performance ] = #COP = 성능 계수는 냉장고(refrigerator)나 에어컨(air conditioner), 열펌프(heat pump)등 온도를 낮추거나 올리는 기구의 효율을 나타내는 척도이다. 【성능 계수는 투입된 일의 양 대비 뽑아내거나 공급한 열량의 비로 정의된다.】 [네이버 지식백과] 성능 계수 [Coefficient of performance] (물리학백과, 한국물리학회) #냉동기 [refrigerating machine, 冷凍機 ] = 밀폐된 용기 속의 온도를 그 주위의 온도보다 낮추는 장치. 기계적인 작업이나 기화열을 이용하여 열을 흡수한다. #열펌프 [heat pump ] = 냉동기는 증발..

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