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배력 기구 사용 예 및 이론적 배경
1. 배력 기구 사용 예①: 지레를 사용한 간이 프레스기
간이 프레스기
그림 5: 간이 프레스기의 메커니즘
간이 프레스기는 벨 크랭크와 토글 조인트 크랭크의 조합으로 구성됩니다. 벨 크랭크의 핸들부에 가해진 힘 𝐹0은 팔의 길이 비율에 따라 배력 F1을 얻게 되며, 이 힘은 프레스기의 케이스를 통해 반력을 토글 조인트로 전달하여 프레스 가공력 F1′을 생성합니다.
2. 배력 기구의 응용 예②: 크랭크·토글 기구를 사용한 프레스기
그림 6: 간이 개략도
그림 7: 벡터도
그림 6에서 설명된 기구는 크랭크 OA와 편심 디스크의 결합으로 이루어져 있으며, 디스크의 중심이 회전 중심 O보다 아래에 위치할 때 대상 물체에 프레스력을 가합니다. 이 기구 내에서 크랭크와 토글 메커니즘이 활용되고 있습니다.
그림 7은 벡터도를 통해 절 A와 가공점 B에서 힘의 벡터를 비교, 분석함으로써 배력 작용의 효과를 설명합니다. 편심 디스크를 이용하여 입력된 힘 F0을 크게 하고, 이를 피스톤을 통해 수직 방향으로 변환하여 프레스 힘 Fp을 얻습니다.
3. 아르키메데스의 원리와 지레
“나에게 받침점을 주시오. 그러면 지구도 움직여 보이겠소.”
아르키메데스의 이론적인 진술에 따라, 지구의 질량이 5.9736×10245.9736×1024 kg이고, 아르키메데스의 체중을 50kg, 받침점에서 작용점까지의 거리를 1km로 가정할 때, 역점에서의 모멘트와 작용점에서의 모멘트가 균형을 이루면, 받침점에서 역점까지의 거리는 약 1.2×10231.2×1023 km가 됩니다.
이러한 거리는 1,000km/h의 속도로 비행기로 이동한다고 가정했을 때 약 120,000,000,000,000,000,000120,000,000,000,000,000,000 시간이 소요되며, 이는 인간의 수명을 훨씬 초과하는 거리 및 시간입니다. 따라서 이는 실제로 실행 불가능한 이론적인 예입니다.
이 내용은 배력 기구의 원리와 함께 아르키메데스의 유명한 원리를 이론적으로 탐구하는 데 도움을 줄 것입니다. 각 그림과 설명은 이 복잡한 기술적 개념을 이해하는 데 필수적인 역할을 합니다.
출처: 한국 미스미
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