[기본개념] 기계공학이론에 들어가기 앞서 기본적인 개념들
기계공학이론 카테고리에는 [재료역학], [열역학], [유체역학], [동역학], [기계재료], [기계제작] 등등 내용들을 순차적으로 포스팅 할 예정이며, 역학이라는 것은 물리에 가까워 기본적인 개념 없이는 접근하기가 매우 힘들다.
여기서 기본적인 개념이란 것은 초, 중, 고에서 배우는 내용들을 뜻한다.
물론 그 내용들을 따지면 광범위 하기 때문에 전부 다시 해야하는 것은 아니고
역학을 이해하기 위해선 기본적으로 알고 있어야 하는 개념들만 다시 나열하려고 한다.
자 시작해보자.
1. 삼각함수[중학교]
삼각함수는 중3때 처음으로 배우는 것으로 알고있다. (나는 그랬다 지금은 모른다.)
이 개념은 끊임없이 써먹으므로 잘 기억이 안난다면 반드시 제대로 잡고 넘어가도록 하자.
삼각함수는 총 3개로 Sin, Cos, Tan가 있다.
위 그림에서 보다시피 삼각형을 빗변, 높이, 밑변 이렇게 세개로 나눴을 때 sin, cos, tan가 어떻게 형성되는지 파악할 수 있다.
csc(코시퀀트), sec(시퀀트), cot(코탄젠트)는 앞서 나온 세개의 함수를 역수를 취한것인데, 그림에 있길래 같이 설명한다.
이런 삼각함수를 활용하여 [재료역학]의 라미의 정리, 트러스해석(이건 정역학에 가깝다.) , [유체역학]의 벡터장해석, [동역학]은 그냥 전부 다쓰이며, 필자가 생각나는 부분만 말한 것이다.
즉 기본개념으로 꼭 알아두어야 하는 것 중 하나가 삼각함수임을 인지하자.
2. F=ma 뉴턴의 법칙
이것 또한 중딩 과학에서 부터 배우는 것 같은데 매우 중요하다.
사실 역학이라는 것은 힘력+학문학으로 힘의 학문을 다루는 것이고, F=ma는 힘을 설명하는 식이다.
즉 역학에서는 F를 오지게 많이 다룰 것이다.
F=ma에서 F는 Force 힘을 뜻하고, m은 mass 질량, a는 acceleration 가속도를 뜻한다.
가속도란 속도의 기울기, 속도가 얼마나 가해지는 것을 뜻한다.
즉 속도가 1m/s씩 계속 증가한다면 가속도는 1m/s^2이다.
즉 힘은 질량이 가속도를 가질 때라고 정의할 수 있다.
F=m*a=m*v/dt=(m/dt)*v 라는 식으로 변형해서 질량변형*속도도 힘의 차원이 된다.
적분식을 통해 재정의할 수 도 있고 [유체역학], [동역학]에서 자세히 알아보도록 하자.
3. 단위에 대한 해석
위에 이어서 말하자면 힘은 N이란 단위, 질량은 1Kg이란 단위, 가속도는 m/s^2의 단위를 사용한다.
이런식으로 표준단위들을 대략적으로 알아야 하며 이것이 합쳐지면서 어떤 의미를 지니는 지 해석할 수 있어야한다.
(미국식 표현은 제외했다 ex. psi, inch, ft 등)
예를 들어 kg/s는 1초당 질량이란 뜻이다. 질량 유량을 뜻하며
m^3/s 는 부피유량을 뜻하고 N/m^2은 압력, 응력을 뜻한다.
앞으로 공학이론들을 포스팅하면서 다양한 개념들을 볼텐데 단위를 보고 해석할 수 있다면 쉽게 이해할 수 있을것이다.
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일단 지금 생각나는 건 이 정도 수준인 것 같다.
사실 1번을 제외하면 나머지는 공부하면서 익혀가도 된다.
하지만 미리 방향을 잡아놓음으로써, 좀더 쉽게 공부하는 팁이 되었으면 하는 바람에 포스팅을 한다.
이상 수고용