역학 기초

1.힘 (Force)

어떤 물체의 질량이 M (kg)이고 가속도 a (m/sec²)로 움직이고 있는 물체가 가진 힘이다.

F = M x a

1 N (Newton)은 질량 1kg의 물체가 가속도 1m/sec²으로 움직일 때 물체가 지니고 있는 힘이다.

1 N = 1kg · m/sec²

1 kgf = 1 kg · g = 1 kg x 9.8 m/sec²= 9.8 N (g : 중력가속도)

2. 일 (Work)

힘 F (N)를 물체에 작용시켜 그 힘의 방향으로 거리 S (m)이동 시켰을 때 한 일은
W=∫o s F·ds가 되며, 단위는 J〔Joule〕이다.
거리 S(m)이동시 일정한 힘이 작용하였습니다면 W = F · S (J)이다.
즉, 1J은 어떤 물체를 1 N의 힘으로 1m 이동시켰을 때의 일이다.

1 Joule = 1 N·m

3. 회전력 (Torque)

토크는 힘의 Moment, 즉 물체에 회전운동을 일으키는 힘이다.
T = F · R

중량이 1 kgf 회전체의 반경이 1 m 인 물체를 돌리려고 할때 토크는
T = F · R = 1 kgf x 1 m = 1 kgf·m = 9.8 N·m

4. 속도(Velocity)

1) 속도는 단위시간(t)에 이동한 거리(s)로 나타낸다. 즉 속도 V는

2) 각속도(Angular Velocity)
단위시간(t)에 회전한 각도로 나타낸다.
축이 n (rpm)으로 회전하고 있습니다면 이 축은 1초 ( 1 / 60 분)에 2πn 회전하는 것과 같습니다.

  단위 : rad/s

** 참고 1회전 = 360 ° = 2π[rad].
rad 은 무차원 (단위가 없음)이므로 결국 각속도[ω]의 단위는 [1/s]로 된다.

3) 원주 속도 (Circumferential Velocity)
원에서 호의 길이는 s = r θ [m · rad] 이고 , 원주의 길이는 s = r θ = ( d / 2 )( 2 π )= π d 이다.
따라서 분당 이송속도는
  v = s / t = π d n [m/min]---- 단위 : d [m] , n [rpm]
기계에서는 축의 지름을 단위[mm] 를 사용하므로

  단위 : d [mm] , n [rpm]

5. 동력 (Power)

1) 단위시간에 한 일을 동력이라 한다.
  P = W /s = F· S / t = F · V 또는 P = T / t = F · V

2) 1 W는 1초 동안에 1 Joule의 일을 하였을 경우의 동력이다.
  1 W = 1 Joule/sec

3) 1 kW 는 중량 102 kgf 의 물체를 1초 동안에 1 m 를 이동시킨 일의 량이다.
  1 kW = 1,000 W = 1,000 Joule/sec = 1,000 N·m / sec
     = 1,000 N x (1 kgf / 9.8 N)/ sec
     = 102 kgf·m / sec

4) 회전체의 동력
P = F · V = F (r · ω)= T · ω = T [Nm] · 2 π n /60 [rad/s]
P = ( 2 π / 60 )T · n [ N·m / sec]
P = 0.1047 T · n [ W ] = T · n/ 9. 551 [ W ]
P = T · n / 9.550 [kW]