[고체역학] 3대역학 한방에 끝내기 - 5강 strain energy (formula, W, 1/2, P, δ, induction, energy, force, distance, deformed material, length, linear, straight line, graph, integral, area, understanding)

질문 요약

공식 W = 1/2 * P * δ는 어디서 유도된 것인가요?

답변 요약

에너지는 힘과 거리의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 재료역학에서의 에너지는 변형된 재료의 길이에 따라 필요한 힘이 선형적으로 증가하며, 이 때 필요한 힘과 길이를 곱해서 구한 값이 에너지입니다. 따라서 힘과 거리에 대한 그래프는 직선 형태로 나타날 수 있습니다. 이 개념은 적분을 취해주면(넓이를 구해주면) 1/2 * 힘 * 거리의 값이 됩니다. 이러한 방식으로 쉽게 이해할 수 있습니다.

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[고체역학] 3대역학 한방에 끝내기 - 5강 strain energy

안녕하세요, 여러분. 오늘은 고체역학의 중요한 개념 중 하나인 '에너지법'에 대해 알아보려 합니다. 특히, 이번 포스팅에서는 strain energy라는 개념을 중점적으로 다루어 볼 예정입니다.

에너지법에 대해 공부하다 보면, 'W = 1/2 * P * δ'라는 공식을 자주 마주치게 됩니다. 이 공식은 바로 strain energy, 즉 변형에너지를 계산하는 데 사용되는 공식입니다. 그럼 이 공식은 어디에서 유도된 것일까요?

우선, 에너지란 무엇일까요? 에너지는 대체적으로 힘과 거리의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 고체역학, 특히 재료역학에서 말하는 에너지는 변형된 재료의 길이에 따라 필요한 힘이 선형적으로 증가하는 형태를 보입니다. 즉, 재료가 변형되면서 길이가 늘어나는 만큼, 그 재료를 변형시키기 위한 힘이 필요하게 되는 것입니다. 이 때 필요한 힘과 그 길이를 곱해서 구한 값이 바로 에너지가 됩니다.

이를 그래프로 나타내면, 힘과 거리에 대한 그래프는 직선 형태로 나타날 것입니다. 이 직선아래의 넓이를 구하려면 적분을 취해주면 됩니다. 적분을 취하면, 결국 1/2 * 힘 * 거리의 값이 나오게 됩니다.

따라서, 'W = 1/2 * P * δ'라는 공식은 힘과 거리에 대한 그래프를 통해 쉽게 이해할 수 있습니다.

이렇게 고체역학에서는 에너지법을 활용하여 다양한 문제를 해결할 수 있습니다. 다음 포스팅에서는 이 에너지법을 활용한 실제 문제 풀이를 함께 살펴보도록 하겠습니다.

오늘도 고체역학 공부에 함께해주셔서 감사합니다. 항상 열심히 공부하시고, 언제든지 궁금한 점이 있으면 댓글로 남겨주세요!

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