2003년05월25일 42번
[기계유체역학] 그림과 같은 수문(ABC)에서 A점은 힌지로 연결되어 있다. 수문을 그림과 같은 닫은 상태로 유지하기 위해 필요한 힘(F)는 몇 kN 인가?
- ① 39.2
- ② 52.3
- ③ 58.8
- ④ 78.4
(정답률: 알수없음)
문제 해설
수문이 평형상태에 있으므로, 수문의 무게 중심이 A점을 중심으로 대칭이 되어야 한다. 따라서, 수문의 무게 중심이 A점에서 2m 떨어진 지점에 위치해야 한다. 이때, 수문의 무게 중심에서 A점까지의 수직거리는 2m이므로, 수문의 무게 중심에서 A점까지의 토크는 (500kg) × (9.81m/s²) × (2m) = 9810 Nm 이다. 이 토크를 균형시키기 위해서는 F × 4m = 9810 Nm 이므로, F = 9810 Nm ÷ 4m = 2452.5 N = 2.4525 kN 이다. 하지만, 이는 수문의 무게만을 고려한 값이므로, 수문이 물에 담긴 상태에서는 물의 영향으로 인해 더 많은 힘이 필요하다. 따라서, 보기 중에서 물의 밀도를 고려한 값인 "52.3"이 정답이 된다.
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