FE statics 정역학 지면 마찰력 예제

 

FE civil statics 경사면 마찰력

정역학, 동역학에서 나오는 지면 마찰력, sliding force 예제를 풀어보겠습니다. civil FE 자격증 시험에 자주 나오는 문제 유형이죠. 지면 마찰계수, 경사도(기울기), 물체 무게, 수직 하중 등을 고려하여 풀이할 수 있어야 됩니다. 이런 유형의 문제는 어렵지 않지만, 동역학 개념과 더해서 나오면 헷갈리게 낼 수도 있습니다. 풀이 과정 및 문제 확장도 해보겠습니다.

 

 

문제 해석

영어 단어

equilibrium : (역학적) 평형조건

polygon : 다각형

 

문제 해석

두 문제를 가져왔습니다. 차례로 간략히 설명드립니다.

1) 경사진 면에 F 하중이 있다. 물체에 작용하는 하중의 다각형 벡터를 구하시오

2) 경사진 면에 물체가 있고, 마찰계수는 0.25이다. 물체가 움직이기 시작하는 경사도를 구하시오.

 

문제 풀이

문제 순서대로 풀이를 간략히 설명드립니다.

 

1) 경사진 면에 물체가 있고, F 힘이 작용하고 있다. 힘의 평형상태를 이루고 있다. 물체는 롤러이며, 마찰력이 없는 지면이므로 마찰력은 무시한다. 물체에 작용하는 힘인 F 외부하중, 수직력 N, 물체 무게 W 의 힘의 관계로 해석하여 풀이한다.

 

2) 마찰계수가 있는 지면이다. 작용하는 힘의 종류는 물체 무게 W, 물체 수직하중 N, 마찰력 F 이다. 물체가 아래로 움직일 것인지 결정하는 것은 지면 마찰력과 미끄러지는 힘과의 크기 상관관계이다. 미끄러지는 힘이 마찰력 이상일 때 물체는 움직이기 시작하므로, 평형 방정식으로 풀이할 수 있다.

 

상세한 풀이는 아래 그림을 참고하면 된다.

 

문제 확장

위의 문제는 물체의 무게와 외부 힘 F를 동시에 고려하지 않았다. 시험 문제는 물체 무게, 외부 힘이 동시에 존재할 수 있겠다. 또한 외부 힘이 두개 이상이고 방향도 다르게 주어질 수 있다. 그래도 평형 방정식과 힘의 방향을 잘 고려한다면, 어렵지 않게 풀 수 있겠다.

 

문제 1

FE civil 마찰력 문제

 

 

문제 2

fe civil 마찰력 문제 풀이

 

이상으로 FE statics 마찰력 관련 문제를 풀어봤습니다. 참고하여 도움되시기 바랍니다. 감사합니다.