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Physics Study/Statics

Information

Plan to study "Statics"
The most base part in physics
Goal: Get a certificate - Coursera ($49 USD)
Duration: Nov 2, 2018 ~ Feb 14, 2019

Reference

Georia Institute of Technology
Perpose: Earn a Certificate
Date: Every night, Nov 5, 2018, 8:00 pm
https://ko.coursera.org/learn/engineering-mechanics-statics
=> Hold: Title is Introduction to Engineering Mechanics Not Statics
=> I didn't refer this course

Korea Aerospace University - Statics
Purpose: Just learning
Date: Nov 2, 2018, 8:00 pm ~
Material: Copy from KAU
http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1212756
=> This course was offered as Korean, so I made a note using Korean.

Plan

Lecture 1

Date: Nov 2, 2018 22:00~23:00
- 역학: 강체역학(정역학, 동역학), 재료역학, 유체역학, 열역학
- 강체: 물체 내의 임의의 두 점 사이의 변위가 외부 힘이 가해져도 일정함
- 역학주요 개념: 공간, (시간), 질량, 힘, 무게
- 국제단위계(SI Units): 미국을 제외한 전세계가 사용하고 있는 단위들의 모음
단위표기: ex) N(힘), t(시간), T(온도), 거리(m)
단제도 혼동 => 사고(챌린저 호 폭발 사고)
Example
1. 10^3m = 1
2. 10mm = 1
3. 10^-3m = 1
4. 10^3N = 1
5. 10^6Pa = 1

Lecture 2

Date: Nov 2, 2018 23:00~
- 벡터: 크기와 방향을 갖는 수학적인 표현
- 벡터의 합성
- 벡터의 분해 (직각성분)
- 단위 벡터

Lecture 3

Date: Nov 12, 2018
힘(force): Vector, 크기와 방향 존재
강체에 작용하는 힘: 내력(Internal force), 외력(Extr=ernal force)
힘의 평형: 한 질점에 작용하는 힘의 합력이 0일 때, 그 질점은 평형상태에 있다.
예제,연습문제 풀이

특이사항: 계산시 계산기 필요, 불친절한 숫자

Lecture 4

Date: Nov 16, 2018
힘의 모멘트(Moment)
- 물체를 회전시키려 하는 힘의 작용(M)
- vector 물리량
- M = r(변위) * F(힘)
모멘트 표시법
모멘트 방향
- 시계방향: -
- 반시계방향: +

간단한 수학
- 벡터 외적
  • 교환법칙 성립X
  • 분배법칙 성립o

우력 모멘트(Moment of a couple)
- 크기가 같고 작용선이 평행하며, 방향이 반대인 두 힘
- M = Fd = r*F*sin()

기타 여러 예제

Lecture 5

Date: Nov 25, 2018
물체(강체)의 평형상태
- 모든 외력의 합 = 0
- 모멘트 합 = 0, 회전 운동X
- 합력 = 0, 직선 운동X

자유물체도
- 강체에 작용하는 모든 힘들을 정확히 파악하기 위해 힘들을 표시한 도식

지지점 - 2차
- 지지점에서 반력 발생
- 평면에서 미지수(3개): Rx, Ry, Mz
- ex)
반력 개수: 1
Roller: 수직으로 반력 작용
Rocker: 정해진 각도에서만 움직임, 넘어가면 고장
Frictionless surface: 운동방향의 반대 방향으로 반력
Short cable: 길이 방향으로 반력 존재
Short link: 길이 방향으로 반력 존재
Collar on frictionless rod
Frictionless pin in slot
반력 개수: 2
Frction less pin or hinge
Rough surface
반력 개수: 3
Fixed support
- 완전구속, 정정반력: 모든 반력을 풀 수 있을 경우
- 부정정반력: 반력(미지수)을 다 구할 수 없음
- 부분 구속: 반력(미지수)을 다 구할 수 있지만, 강체가 이동 가능
- 예제,연습문제 풀이

Lecture 6

Date: Dev 31, 2018
연습문제 풀이

Lecture 7

Date: Dev 31, 2018
트러스트
- 직선 부재로 구성된 정적이고 구속된 구조물
- 표시 방법: 절점(핀)
- 특징
1) 트러스 부재는 직선 부재와 연결부로 구성
2) 직선 부재는 인장 또는 압축력을 받음
3) 직선 부재는 횡하중(길이 방향에 대한 수직 자중)은 못 받음 -> 핀에 나눠서 부과
4) 외력 및 부재의 자중은 핀에 부가

직선 부재의 연결
- Gusset(거싯): 강도 증가 목적, 힘의 분산 목적

트러스 사용 예시
- 비행기 구조 & 항송 우주 구조
1) 목재 또는 철판(Steel Tube)에 의해 구성
1) 천 외피(Fabric cover) 또는 얇은 금속판 외피
2) 기체의 하중은 트러스가 담당, 외피는 공기력의 전달만 함
3) 소형 항공기에 이용

트러스 구조물 명칭
- Pratt
- Howe
- Frink
- Warren
- Typical Bridge Trusses (Baltimore, K truss)
- Other Types of Trusses (stadium, Bascule, Cantilever Portion of a Truss)

단순 트러스
- 큰 변형(움직임)
- 작은 변형: 강성트러스 => 단순 트러스
- m = 2n - 3, n은 절점의 총수

cf.
2D: 평면 트러스
3D: 공간 트러스

해석방법
- 절점법
1) 다각도법
- 단면법

절점법
1) 자유물체도 작성
2) 반력 계산
3) 절점과 직선 부재 분리: 절점에 모든 내력 표시
4) 각 절점에서 힘의 평형 또는 다각도법을 이용하여 내력 계산
5) 직선 부재의 내력의 크기와 방향 계산 (인장, 압축(
6) 마지막 절점에서 힘의 합이 0임을 확인

Lecture 8

Date: Dev 31, 2018
연습문제 풀이

Date: Jan 1, 2019
복합 트러스 (Compound truss)
- 강체로 연결된 여러 단순트러스들로 구성된 트러스
- 완전구속, 정정 (m + r = 2n) / 모든 반력이 풀림
- 완전구속, 부정정 (m + r > 2n)
- 부분구속 (m + r < 2n)
- 부적절구조물 (m + r = 2n) / 일부 반력 풀리지 않음
m: 직선 부재
n: 절점
r: 반력
연습문제 풀이
cf.
정정: 모든 미지수를 풀 수 있음

Date: Jan 5, 2019
단면법(Section method)
- 구조물을 분리하여 각각의 내력을 구하는 방법
- 특정부재 몇 개의 내력만 필요할 때 유용
- 해석 방법
1) 세개의 부재 단면을 지나도록 선(n-n)을 그림
2) rmfla (b)처럼 잘려진 세개의 부재를 제거하고 하중으로 표시함
3) 두개의 완전히 독립된 부분에서 내력 계산
  • 주의: 4개이상의 부재를 자르지 않도록 함
무력부재
- 부재의 내력이 0인 부재
예제, 연습문제 풀이

Lecture 9

Date: Jan 5, 2019
무게 중심에서의 무게에 의한 모멘트
= 물체의 미소 면적에 작용하는 미소 힘 모멘트의 합
판의 무게(w) = r*t*A
r: 비중량, t: 두께, A: 면적

면의 도심
- 두께가 일정할 경우에는 면의 도심과 무게중심이 같다

면적의 1차 모멘트 위: 길이^3
- 무게중심을 구할 때 이용
- 대칭축 상에 도심이 위치
- 하나의 면적과 선이 두개의 대칭 축을 가진다면, 그 도심은 반드시 두개의 대칭축의 교차점에 위치

Lecture 10-14

학습 종료

  • 트러스트 구조의 경우에 하드웨어 제작시 서로 다른 모듈을 이어주거나 지지물을 제작할때 활용
  • 전반적인 정역학 계산법은 숙지한 것으로 판단, 더 이상의 학습은 시간 낭비라 판단하여 학습종료


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Comments

I held off this study during the final exam term.


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last modified 2019-05-14 12:08:11
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