[고체역학] 8강 분포하중 문제에서의 구간 설정에 대한 질의 (FBD, 1000N, beam, AC, CB, shear force, moment)

질문 요약

FBD를 그릴때 1000N의 힘이 beam의 중점인 5m에 작용한다는것까지 이해했습니다. 그래서 저는 구간을 설정할때 1000N의 힘이 가해지는곳을 C라고 잡았습니다. 다음단계에서는 구간을 AC(0부터 5)와 CB(5부터 10)으로 쪼개서 식을 세워야겠다고 생각했습니다. 그러나 교수님의 강의를 보니(두번째 사진에서 보이는 것과 같이)AB를 하나의 구간으로 설정했습니다. 교수님의 풀이도 물론 이해가 가지만 제가 처음에 말한 풀이는 왜 안되는것인지 궁금해서 질문을 올립니다. 검색한 결과로 바로 위의 링크속의 2번 질문과 제 질문이 사실상 같다고 보고 교수님의 답변을 보았으나 이해가 잘 되질 않았습니다.

답변 요약

FBD를 그릴 때, AC만을 구간으로 잡는 것과 AB 전체를 구간으로 잡는 것의 차이는 없습니다. 편한 방법으로 푸시면 됩니다. AC, BC로 나눠서 풀면 shear force, moment만 잘 고려하면 오히려 쉽게 풀이가 될 겁니다. AB 전체로 풀면 고려할 내용이 많아 복잡해지는 느낌이 생길 수 있습니다. 구간이 기껏해야 AC, BC로 2개인데 복잡한 문제가 나오면 구간이 4개, 5개 이상으로 쪼개야 하는 경우가 생깁니다. 이럴 때는 오힀혀 전체를 하나로 잡고 푸는 게 쉬울 때도 있습니다. 구간이 3개 이상인 문제를 시간이 되시면 꼭 한번 풀어보시기 바랍니다.

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[고체역학] 8강 분포하중 문제에서의 구간 설정에 대한 질의

고체역학을 공부하는 학습자들에게 구간 설정은 매우 중요한 부분입니다. 특히 분포하중이 작용하는 빔(beam) 문제를 해결할 때는 올바른 구간 설정이 결과를 도출하는 데 큰 영향을 미칩니다. 여기서는 1000N의 힘이 빔의 중점인 5m 지점에 작용하는 문제에 대해 구간을 설정하는 방법에 대한 질문을 다루고자 합니다.

질문하신 내용을 기반으로, FBD(Free Body Diagram)를 그릴 때 1000N의 힘을 받는 지점을 C로 설정하고, 구간을 AC(0부터 5)와 CB(5부터 10)으로 나누어 생각하셨다고 합니다. 이는 매우 타당한 접근법이며, 문제를 해결하는 데 있어 하나의 유효한 방법입니다.

그러나 강의에서는 AB를 하나의 구간으로 설정하여 문제를 해결하는 방식을 보여주었습니다. 이 방식도 문제를 풀기 위한 올바른 접근법 중 하나입니다. 강의에서 제시된 방식을 이해하는 데 어려움을 겪으셨다면, 아래에서 좀 더 상세히 설명드리겠습니다.

먼저, AB를 하나의 구간으로 설정하는 경우, 분포하중이 작용하는 전체 빔에 대한 평형 조건을 고려하여 해석을 진행합니다. 이렇게 전체 구간을 하나로 보고 문제를 풀 때는, 반력이나 모멘트를 계산하는 데 있어 전체적인 관점에서 접근할 수 있다는 장점이 있습니다.

반면, AC와 CB로 구간을 나누어서 문제를 풀 때는 각 구간별로 평형 조건을 적용하고, 해당 구간에서만 작용하는 힘과 모멘트를 고려하여 해석합니다. 이 방식은 각 구간에 대해 보다 세밀한 분석이 가능하며, 특정 지점에서의 전단력(Shear Force)이나 굽힘 모멘트(Bending Moment)를 구하는 데 유리할 수 있습니다.

중요한 것은, 두 접근법 모두 올바른 해석을 도출할 수 있으며, 문제 해결에 있어 개인의 선호나 편의에 따라 선택할 수 있다는 점입니다. AC와 CB로 나누어서 문제를 풀 경우에는 각 구간에서의 전단력과 모멘트를 정확히 고려해야 하며, AB 전체로 문제를 풀 때는 더 많은 조건을 고려해야 할 수 있으나, 더 큰 그림에서 문제를 바라볼 수 있습니다.

만약 구간이 3개 이상으로 나뉘는 더 복잡한 문제에 직면했을 때는, 각 구간별로 나누어 푸는 것이 복잡해 보일 수 있습니다. 이런 경우에는 전체를 하나로 보고 문제를 해결하는 것이 더 쉬운 방법이 될 수 있습니다. 시간이 허락한다면, 다양한 구간 설정을 가진 문제를 풀어보시는 것을 추천드립니다. 이를 통해 각기 다른 접근법에 대한 이해를 넓히고, 더 다양한 문제 해결 능력을 기를 수 있을 것입니다.

마지막으로, 추가적인 설명이 필요하거나, 다른 문제에 대해 궁금한 점이 있으시다면, 관련 강의나 자료를 참고하시거나 전문가의 도움을 받는 것도 좋은 방법입니다. 아래에 제시된 링크는 고체역학 관련 질문과 답변을 볼 수 있는 유용한 자료입니다.

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