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2010년09월05일 5번

[재료역학]
다음 그림과 같이 3개의 풀 리가 동력을 전달하고 있다. 250kW의 동력을 받아 150kW를 중간 풀 리가 소비하고 좌측 끝의 풀 리가 나머지 100kW을 소비한다. 각 풀리 사이의 축에 발생하는 전단응력을 같게 하기 위해서는 지름의 비 d1:d2는 얼마로 하면 되는가?

  • ①
  • ②
  • ③
  • ④
(정답률: 29%)

문제 해설

각 풀리에서 받는 동력은 동일하므로, 좌측 끝의 풀리에서 받는 동력이 100kW이므로, 중간 풀리에서 받는 동력은 150kW이다. 이때 중간 풀리에서 소비하는 동력은 150kW이므로, 우측 끝의 풀리에서 소비하는 동력은 250kW - 150kW - 150kW = -50kW이다. 따라서 우측 끝의 풀리는 동력을 생산하는 역할을 하게 된다. 이때, 각 풀리에서 발생하는 전단응력은 동력과 회전수에 비례하므로, 각 풀리의 지름 비는 동력과 회전수의 비와 같다. 좌측 끝의 풀리에서 발생하는 전단응력을 1로 놓고, 중간 풀리와 우측 끝의 풀리에서 발생하는 전단응력을 각각 x, y라고 하면, 다음과 같은 식이 성립한다.

x/y = (150/250) / (150/100) = 2/3

따라서, 중간 풀리와 우측 끝의 풀리의 지름 비는 2:3이어야 한다. 따라서 정답은 ""이다.

보기 중 ""가 정답인 이유는 위에서 구한 지름 비가 2:3이므로, ""가 이에 해당하기 때문이다.
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