자동차공학 실험 - 보의 처짐 및 질량 관성 모멘트 측정 실험

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자동차공학 실험 - 보의 처짐 및 질량 관성 모멘트 측정 실험
자동차공학 실험 - 보의 처짐 및 질량 관성 모멘트 측정 실험

1. 단면 2차 모멘트의 개념 및 보의 처짐 공식 유도
1) 단면 2차 모멘트의 개념:
보(beam) 등의 소재에 인장력 또는 압축력이 작용하는 경우, 같은 단면적이라면 형상에 상관없이 응력은 일정한 값이 된다. 한편, 굽힘의 힘이 작용하는 경우, 소재의 단면적이 같더라도 단면의 형상이 다를 때는 같은 힘이라도 작용하는 방향이 다르면 소재의 변형량은 달라진다.
단면2차모멘트란 소재에 굽힘의 힘이 작용하였을 때, 소재의 굽혀지기 어려움 혹은 굽혀지기 쉬움을 나타내는 것이다. 예를들면, 작용하는 힘의 방향에 대하여 큰 단면2차모멘트를 가진 형상의 소재는 굽힘에 강한 것이 된다. 단면2차모멘트를 구하는 목적은 구조물의 강성(휨강도)을 알기 위해서이다.

2)보의 처짐 공식 유도:

두 번째 그림과 같이 양(+)의 방향으로 작용하는 M을 포함하는 자유물체도로부터 다음을 얻는다.

위에 쓰여 있는 식을 적용하여 두 번 적분하면 다음과 같다.

에서 이고 에서 이라는 경계조건을 이용하면,
식 (2),(3)은 다음과 같다.

따라서, 이 된다. 이 값들을 식 (3)에 대입하면

이 유도된다.

2. 휘스톤 브릿지 구성 방법 및 원리

각 각 휘스톤 브릿지, 쿼터 브릿지, 하프 브릿지, 풀 브릿지이다.
가변저항의 개수에 따라서 명칭이 달라진다. 가변저항이 많을수록 민감도가 높아진다.
휘스톤 브릿지는 4개의 저항을 대칭으로 접속하여 V0 부분에 검류계를 설치하여 전압을 가하면 회로에 전류가 흘러 각 저항에 전압강하가 발생한다.
검류계가 접속된 중간지점에는 전압이 같아지면 전위가 0이 되어 전류는 흐르지 않아 전위는 평형이 된다. 저항의 전압강하는 저항에 비례하여 발생해 저항의 비례는 전압의 비례가 되므로 이를 이용하여 미지의 저항을 구한다.
휘스톤 브릿지는 정밀저항을 측정할 때 사용한다.

3. 실험 결과 테이블 작성 및 오차 계산
(실험1)

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