개념 한 쪽
인간공학기사 힘과 모멘트의 평형 — 정적 평형의 두 조건
물체가 움직이지 않고 버티려면 힘과 회전이 모두 상쇄되어야 한다. 이 카드에서는 정적 평형이 성립하는 두 조건, 크기만 있는 양과 방향이 있는 양의 구분, 관성의 법칙, 팔꿈치에 걸리는 반작용 힘을 본다.
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뜻
정적 평형은 두 조건이 함께 성립할 때 이루어진다. 물체에 작용하는 모든 힘의 총합이 0이고, 모든 외부 모멘트의 총합도 0이어야 한다. 한쪽만 0인 상태로는 평형이 되지 않는다. 힘이 거리에 반비례한다는 설명은 평형 조건과 관계없다.
생체역학 용어도 구분해야 한다. 스칼라는 크기만 있고 방향이 없는 양이다. 방향까지 가진 양과 같은 것으로 설명하면 개념 오류가 된다. 외력이 작용하지 않을 때 물체가 등속 직선운동을 계속하려는 성질은 관성의 법칙이다.
팔꿈치에 걸리는 반작용 힘은 잡고 있는 물체의 하중과 팔 자체의 하중을 합해 구한다. 물체가 8kg이고 팔 부분이 12N이라면 8×9.81에 12를 더한 값이 반작용 힘이 된다. 자유물체도는 분석 대상에 작용하는 힘을 도식화하여 평형을 분석하는 도구다.
예제
선지 판단은 정적 평형의 두 조건을 힘의 합 0과 모멘트의 합 0으로 세우는지, 스칼라를 크기만 있는 양으로 설명하는지, 관성의 법칙을 외력이 없을 때 운동 상태를 유지하려는 성질로 읽는지, 반작용 힘을 물체 하중과 팔 하중의 합으로 구하는지에서 갈린다. 조건과 정의를 맞게 연결한 선지가 맞고, 정적 평형을 힘의 합만 0인 상태로 보거나 스칼라에 방향이 있다고 한 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 정적 평형의 두 조건은 무엇인가요?
- 작용하는 모든 힘의 총합이 0이고, 모든 외부 모멘트의 총합도 0이어야 합니다.
- 스칼라와 벡터는 어떻게 다른가요?
- 스칼라는 크기만 있고 방향이 없는 양입니다. 벡터는 크기와 방향을 함께 가집니다.
- 팔꿈치의 반작용 힘은 어떻게 구하나요?
- 잡고 있는 물체의 하중과 팔 자체의 하중을 합해 구합니다. 8kg 물체와 12N의 팔 하중이라면 8×9.81+12가 됩니다.
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