키며 실험을 반복한다.
3. 실험 시 유의 사항
① 모멘트 실험의 정확성을 위해 디스크에 추를 먼저 달아준 뒤 반대방향으로 같은 무 게의 추를 달아준다.
② 단순지지보의 경우 오차가 크므로, 3번 실시하고 평균을 낸다.
③ 양단 고정 지지보의 측정을 위해선 보의 양 끝에 있는 핀을 꽂고, 양단 단순 지지 보의 측정을 위해선 보의 양 끝에 있는 핀을 빼고 실험을 시작한다.
④ 게이지 내에 있는 2가지 종류의 눈금을 읽는 요령을 알고 있어야 한다.
< 결 론 >
1. 처짐량 공식 유도
2. 이론값과 실험값 비교
1) 양단 고정 지지보
- 집중하중
추의무게
Gauge
실험값(mm)
이론값(mm)
오차율(%)
5N
1
-0.59
-0.52
13.46
2
-1.24
-1.21
2.48
3
-0.845
-0.85
0.59
10N
1
-1.17
-1.04
12.50
2
-3.52
-2.44
44.26
3
-1.69
-1.71
1.17
15N
1
-1.76
-1.55
13.55
2
-3.67
-3.66
0.27
3
-2.485
-2.56
2.93
20N
1
-2.26
-2.07
9.18
2
-4.78
-4.88
2.05
3
-3.25
-3.41
4.69
25N
1
-2.61
-2.59
0.77
2
-5.67
-6.10
7.05
3
-3.89
-4.27
8.90
- 모멘트
추의무게
Gauge
실험값(mm)
이론값(mm)
오차율(%)
5N
1
-0.28
-0.046
508.70
2
-0.55
-0.18
205.56
3
-0.25
-0.09
177.78
10N
1
-0.32
-0.09
255.56
2
-0.72
-0.37
94.59
3
-0.31
-0.18
72.22
15N
1
-0.43
-0.14
207.14
2
-1.04
-0.55
89.09
3
-0.46
-0.27
70.37
20N
1
-0.28
-0.18
55.56
2
-1.95
-0.73
167.12
3
-0.47
-0.37
27.03
25N
1
-0.36
-0.23
56.52
2
-1.25
-0.91
37.36
3
-0.56
-0.40
40.00
2) 양단 단순 지지보
- 집중하중
추의무게
Gauge
실험값(mm)
실험값 평균(mm)
이론값(mm)
오차율(%)
5N
1
-0.86
-0.64
-0.62
-0.707
-3.63
80.52
2
-1.69
-1.41
-1.39
-1.497
-5.61
73.32
3
-1.575
-1.34
-1.33
-1.415
-4.33
67.32
10N
1
-1.19
-1.2
-1.18
-1.190
-7.26
83.61
2
-2.5
-2.59
-2.51
-2.533
-11.22
77.42
3
-2.45
-2.465
-2.47
-2.462
-8.66
71.57
15N
1
-1.47
-1.49
-1.48
-1.480
-10.88
86.40
2
-3.34
-3.3
-3.29
-3.310
-16.83
80.33
3
-3.32
-3.31
-3.31
-3.313
-12.99
74.49
20N
1
-1.75
-1.68
-1.67
-1.700
-14.51
88.28
2
-3.93
-3.85
-3.84
-3.873
-22.44
82.74
3
-3.97
-3.92
-3.93
-3.940
-17.31
77.23
25N
1
-1.92
-1.93
-1.87
-1.907
-18.14
89.48
2
-4.51
-4.45
-4.43
-4.463
-28.05
84.08
3
-4.62
-4.59
-4.57
-4.593
-21.65
78.78
- 모멘트
추의무게
Gauge
실험값(mm)
실험값 평균(mm)
이론값(mm)
오차율(%)
5N
1
-0.49
-0.19
-0.17
-0.283
-0.22
228.64
2
-0.86
-0.43
-0.39
-0.560
-0.46
21.74
3
-0.62
-0.33
-0.25
-0.400
-1.25
68.00
10N
1
-0.25
-0.24
-0.34
-0.277
-0.43
35.58
2
-0.67
-0.62
-0.76
-0.683
-0.91
24.95
3
-0.45
-0.35
-0.49
-0.430
-2.49
82.73
15N
1
-0.28
-0.3
-0.3
-0.293
-0.65
54.92
2
-0.83
-0.86
-0.84
-0.843
-1.37
38.47
3
-0.55
-0.61
-0.6
-0.587
-3.74
84.30
20N
1
-0.25
-0.29
-0.26
-0.267
-0.87
69.31
2
-0.95
-0.98
-0.95
-0.960
-1.83
47.54
3
-0.72
-0.72
-0.66
-0.700
-4.98
85.94
25N
1
-0.25
-0.23
-0.33
-0.270
-1.09
75.23
2
-1.14
-1.06
-1.2
-1.133
-2.29
50.52
3
-0.81
-0.8
-0.89
-0.833
-6.23
86.63
3. 그래프
1) 양단 고정 지지보
집중하중
모멘트
2) 양단 단순 지지보
집중하중
모멘트
4. 결과 및 고찰
보의 처짐 실험은 재료역학2를 수강하면서 이론적으로 알고 있던 보의 처짐에 대해 실제적으로 보에 하중을 주어 처짐량을 측정하여 이론값과 비교해 보는 실험이다.
앞서 보인 표와 그래프에서 알 수 있듯이 오차율이 매우 큼을 알 수 있다.
오차가 발생한 이유는 다음과 같이 생각해 볼 수 있다.
실험과정은 비교적 간단하였으며 눈에 보이는 것을 측정하는 것이라 어렵지 않았으나 게이지의 영점을 제대로 못 잡거나, 게이지를 읽는 데에서 오차가 생길 수 있었다.
또한 추를 매다는 실의 진동으로 인해 정확히 추의 무게만큼의 하중 및 모멘트를 주었다고 할 수 없었다.
특히 단순지지보의 경우 고정지지보의 경우 보다 오차가 큰 것을 보면 보가 작은 진동에도 크게 반응을 한 것을 알 수 있다.
정확한 실험이 어려운 여건이었고, 오차가 크긴 했지만 방학을 보내면서 잊혀져 있던 보의 처짐에 실제로 눈에 보이는 실험을 하니 어렵게 느껴졌던 이론을 어느정도는 이해할 수 있었던 시간이었다.
5. 참고문헌
Bear SI Mechanics of Materials 고체역학 3/e, 권영하 외 7명, 인터비젼-5장, 9장