1장 - 재료역학이란?

'재료역학' 이란 물체의 변형을 다루는 학문을 말한다.

 

그럼 여기서 또, 물체란 무엇인가?

물체란 물질로 이루어진 하나의 사물을 뜻하고, 물질은 물체를 만드는 재료를 말한다.

그리고 물체의 변형이라 함은 변형이 가는 물체, 즉 강체(변형이 없는)가 아닌 변형체를 뜻한다.

 

예를들어 책상 위에 커다란 지우개가 놓여있고 이 지우개에 누르는 힘을 계속 더한다고 가정해 보자.

약한 힘에서 점차 힘을 가하면 오른쪽과 같이 지우개가 움푹 눌리는 것을 볼 수 있다. 이것이 바로 변형이다.

 

변형은 변형인데 얼마만큼의 변형이 가는지를 가지고 공식을 꺼내어 풀어내는 것이 재료역학의 주요 핵심이라 볼 수 있다.

얼마만큼의 힘! 그리고 이 힘으로 하여금 물체에 얼마큼 변형이 갔는지 시작점에서 눌린 점까지의 거리가 2mm가 되는지

3mm가 되었는지 우리는 이것을 공식화하여 풀어낼 수 있게 되며, 우리는 점차 설계하는 데 있어 안전하게 설계할 수 있게 된다.

 

기계에 얹히는 내용물의 무게에 따라서 기계가 견디는 힘이 있을 것이다.

그에 맞게 공식을 세워 계산한다면 기계 다리에 어느 정도 하중을 견뎌낼 보강대의 수량과, 최적의 위치를

선정할 수 있게 된다.

 

다시 정리하자면 재료역학을 다루는 데 있어서 다음과 같이 세 가지를 기본으로 한다.

① 재료의 영향을 받는다. (재료가 단단한 금속 또는 연한재질의 고무냐에 따라 다르다)

 

② 힘이 어디에 가해지는 것인가. (지우개의 표면적에서 가장 우측? 좌측? 중앙?)

     힘이 어디에 더 많이 가해지고, 어디가 덜 가해졌는지 한 포인트 지점이 받는 힘이 필요하다.

 

③ 정지상태 (물체가 움직이지 않는 정지상태가 되어야 한다.) 힘이 가해지는 방향으로 물체가 따라

     움직인다면 물체에 변형 이 가지 않는다.

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그리고 재료역학을 하는 데 있어서 힘의 단위 또한 중요한데,

 

① 질량 1kg의 물체에 작용하여 1m/s의 가속도를 일으키는 힘의 크기를 1뉴턴(기호 N)이라 한다.

    질량 1g의 물체에 작용하여 1cm/s의 가속도를 생기게 하는 힘의 크기를 1다인(기호 dyn)이라 한다.

 

② 질량 1kg의 물체에 작용하는 중력의 크기를 1중량킬로그램(기호 kgw 또는 kgf)이라 한다.

    1kgf의 힘은 질량 1kg의 물체에 중력가속도 g=9.8m/s 을 생기게 하는 힘이다.

    따라서 1kgf=9.8N이다.

 

*질량: 어떤 물체에 포함되어 있는 물질의 양을 뜻한다.