[정역학]기초이론

[재료역학]의 변형률을 설명하기전에 정역학을 먼저 알아야 할 것 같아 이렇게 포스팅을 한다.

 

그 이유는 [정역학]에서는 변형이 되지 않는다고 가정하기 때문이다.

 

변형이 되지 않은 물체들을 강체라고 한다. 영어로는 rigid body 이다 .

 

도대체 변형이 되고 안되고 무슨차이냐 라고 생각할수 있는데

 

[정역학], [재료역학], [동역학]을 한번에 다루면서 이해해보도록 하자.

 

 

에너지의 차원으로 보면 편하다.

 

에너지는 일의단위와 같고 일은 힘*거리로 표현된다.

 

정역학은 강체이기 때문에 변형이 없고, 이동거리도 없다고 본다. 즉 에너지가 없다.

 

재료역학은 재료가 변형이 되면서 힘에 따라 재료의 변형거리가 생긴다. 

 

즉 재료에 에너지가 남아있게 된다. 많이 들어봤겠지만 스프링의 경우 위치탄성에너지가 이렇게 생기게된다.

 

동역학은 재료의 변형과 더불어 실제 물체가 이동하면서 생기는 에너지까지 포함하는 학문이다.

 

즉 에너지차원으로 보자면 정역학->재료역학->동역학 순으로 점차 범위가 확대 된다고 이해하면 될것이다.

 

 

여하튼 본론으로 넘어가자면 정역학에서의 기초이론은 

 

딱 두가지 밖에없다.

 

1. 힘의 평형법칙

2. 모멘트 평형법칙 이다.

 

물체가 이동하면 안되기 때문에 힘의 합력은 0이 되어야한다.

 

우리가 벽을 강하게 주먹으로 치면 주먹이 아프다...

 

뉴턴의 제 2법칙 작용반작용의 법칙으로 주먹으로 힘을 되돌려주기 때문이다.

 

즉 벽을 기준으로 보면 벽은 전혀 움직이지 않는다. 정역학의 법칙을 그대로 적용하는 것이다.

 

x축으로 힘을 가하면 그에 반하는 힘으로 상쇄되며, y축도 마찬가지다.

 

롤러와 힌지, 고정단 등으로 힘에 대한 반력을 그대로 돌려주면서 물체가 전혀 이동하지 않는 것이 힘의 평형법칙이다.

 

 

두번째로 모멘트의 평형법칙을 보자

 

모멘트란 힘*수직거리로 단위는 에너지와 같으나, 회전하는 힘의 개념으로 본다.

 

이 모멘트는 나중에 토크랑 연관되어 회전체의 힘을 규정하는데 사용한다.

 

여하튼 모멘트가 있다는 것은 회전한다는 것이고, 이것 또한 물체의 이동을 유발한다.

 

그렇다면 정역학에선 어떻게 해야할까. 제 1의 원칙이 물체가 정지해있는 상태여야 하므로

 

모멘트도 작용반작용의 원리에 따라 상쇄시켜야 한다.

 

모멘트 같은 경우는 고정단에 의해서 상쇄된다.

 

 

즉 정역학이란 것은 static 정적인 상태를 의미하며 이것을 확대해보면, 힘을 받는 물체가 변형도 이동거리도 발생하지 않는 다는 것을 전제로 한다.

 

출처: 구글

위에 보다시피 정역학에서는 힘의 합력이 0, 모멘트의 합력이 0이다. 

하지만 동역학의 경우 힘의 합력과 모멘트의 합력의 값이 있다. 

동역학은 dynamics로 움직이는 물체에 대한 학문으로 생각하면된다.

 

이 정도로 정역학을 간단히 마치며, 다음 포스팅부터 다시 재료역학을 이어서 가도록하겠다.