일반기계기사 필기 기출문제복원 (2004-03-07)

일반기계기사 2004-03-07 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2004-03-07 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 아래 그림에서와 같이 단붙이 원형축(Stepped Circular Shaft)의 풀리에 토크가 작용하여 평형상태에 있다. 이 축에 발생하는 최대 전단응력은 몇 MPa 인가?

  1. 18.2
  2. 22.9
  3. 41.3
  4. 52.4
(정답률: 52%)
  • 단붙이 원형축의 비틀림 응력 문제입니다. 최대 전단응력은 토크가 가장 크고 지름이 가장 작은 구간에서 발생합니다. 주어진 그림에서 구간 BC의 토크 $T = 14\text{kN\cdot m}$이고 지름 $d = 120\text{mm}$일 때 최대 응력이 발생합니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{16T}{\pi d^3}$
    ② [숫자 대입] $\tau_{max} = \frac{16 \times 14 \times 10^6}{\pi \times 120^3}$
    ③ [최종 결과] $\tau_{max} = 41.3$
    따라서 최대 전단응력은 $41.3\text{MPa}$입니다.
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2. σx= 500 Pa, σy= 300 Pa, τxy= 100 Pa인 그림과 같은 요소내에 발생하는 최대 주응력의 크기는 몇 Pa 인가?

  1. 341
  2. 441
  3. 541
  4. 641
(정답률: 63%)
  • 주응력 공식은 수직 응력의 평균값에 최대 전단 응력을 더하거나 뺀 값으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{max} = \frac{\sigma_x + \sigma_y}{2} + \sqrt{(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2})^2 + \tau_{xy}^2}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{max} = \frac{500 + 300}{2} + \sqrt{(\frac{500 - 300}{2})^2 + 100^2}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{max} = 400 + \sqrt{100^2 + 100^2} = 400 + 141.4 = 541.4$
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3. 한 점에서의 미소요소가 εx=340x10-6, εy=110x10-6, γxy=180x10-6 인 평면 변형률을 받을 때 이 점에서의 주 변형률은?

  1. 521x10-6
  2. 437x10-6
  3. 371x10-6
  4. 146x10-6
(정답률: 41%)
  • 평면 변형률 상태에서 주 변형률을 구하기 위해 모어 원의 중심과 반지름을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$C = \frac{\epsilon_x + \epsilon_y}{2}$$
    $$R = \frac{1}{2} \sqrt{(\epsilon_x - \epsilon_y)^2 + \gamma_{xy}^2}$$
    $$\epsilon_1 = C + R$$
    ② [숫자 대입]
    $$C = \frac{340 + 110}{2} = 225$$
    $$R = \frac{1}{2} \sqrt{(340 - 110)^2 + 180^2} = 146$$
    $$\epsilon_1 = 225 + 146$$
    ③ [최종 결과]
    $$\epsilon_1 = 371 \times 10^{-6}$$
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4. 그림과 같이 단면의 치수가 8 mm x 24 mm인 강대가 인장력 P = 15 kN을 받고 있다. 그림과 같이 30° 경사진면에 작용하는 전단응력은 몇 MPa 인가?

  1. 19.5
  2. 29.3
  3. 33.8
  4. 67.6
(정답률: 28%)
  • 경사면에서의 전단응력은 수직응력에 $\sin 2\theta$를 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{P}{A} \sin 2\theta$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{15000}{8 \times 24} \sin(2 \times 30^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $\tau = 67.6 \times 0.5 = 33.8$
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5. 재료가 축방향 하중을 받아 선형 탄성적으로 거동할 때 변형 에너지밀도(strain-energy density)를 구하는 식이 아닌 것은? (단, σ : 응력, ε: 변형률, E : 탄성계수)

(정답률: 45%)
  • 선형 탄성 재료의 변형 에너지 밀도는 응력-변형률 선도 아래의 면적과 같으며, $\frac{1}{2} \sigma \epsilon$ 또는 $\frac{\sigma^2}{2E}$, $\frac{1}{2} E \epsilon^2$로 표현됩니다.
    따라서 $\frac{1}{2} E \sigma$ 형태인 는 잘못된 식입니다.

    오답 노트
    : $\frac{1}{2} \sigma \epsilon$ (정의식)
    : $\frac{\sigma^2}{2E}$ (응력 기준 식)
    : $\frac{1}{2} E \epsilon^2$ (변형률 기준 식)
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6. 단면 20cm x 30cm, 길이 6m의 목재로된 단순보의 중앙에 20 kN의 집중하중의 작용할 때, 최대 처짐(δ max)은? (단, 탄성계수 E = 10 GPa 이다.)

  1. 1.8㎝
  2. 2.0㎝
  3. 1.5㎝
  4. 2.4㎝
(정답률: 50%)
  • 단순보 중앙에 집중하중이 작용할 때의 최대 처짐량 공식을 사용합니다. 단면 이차 모멘트 $I = \frac{bh^{3}}{12}$를 먼저 계산하여 대입합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = \frac{PL^{3}}{48EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = \frac{20000 \times 6^{3}}{48 \times (10 \times 10^{9}) \times \frac{0.2 \times 0.3^{3}}{12}}$
    ③ [최종 결과] $\delta_{max} = 0.02$ m = $2.0$ cm
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7. 외경이 내경의 1.5배인 중공축과 재질과 길이가 같고 지름이 중공축의 외경과 같은 중실축이 동일 회전수에 동일 마력을 전달한다면, 이때 중실축에 대한 중공축의 비틀림 각의 비는 어느 것인가?

  1. 1.25
  2. 1.50
  3. 1.75
  4. 2.00
(정답률: 40%)
  • 동일 마력과 회전수 조건에서 비틀림 각의 비는 극관성 모멘트 $I$의 역수 비와 같습니다. 중공축의 내경을 $d$, 외경을 $D=1.5d$라 하고 중실축의 지름을 $D$라 할 때, 각 축의 극관성 모멘트 비를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = \frac{I_{solid}}{I_{hollow}} = \frac{D^{4}}{D^{4}-d^{4}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = \frac{1.5^{4}}{1.5^{4}-1^{4}} = \frac{5.0625}{5.0625-1}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = 1.25$
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8. 그림과 같은 단주(短注)에서 편심거리 e=2 mm에 하중 P=1 MN의 압축하중이 작용할 때 발생하는 최대응력은 몇 MPa인가?

  1. 975
  2. 998
  3. 1027
  4. 1184
(정답률: 28%)
  • 편심 하중이 작용하는 단주에서 최대 응력은 압축 응력과 굽힘 응력의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{max} = \frac{P}{A} + \frac{P \cdot e}{Z}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{max} = \frac{1 \times 10^6}{0.025 \times 0.025} + \frac{1 \times 10^6 \times 0.002}{\frac{0.025 \times 0.025^2}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{max} = 1184$
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9. 다음 그림과 같이 균일분포 하중(ω)을 받는 고정지지보에서 최대 처짐 δ max는 얼마 정도인가? (단, ℓ 은 고정지지보의 길이, E는 탄성계수(N/m2)Ⅰ는 단면 2차모멘트(m4)이다.)

(정답률: 38%)
  • 균일분포 하중을 받는 고정지지보(한쪽 고정, 한쪽 지지)의 최대 처짐 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = 0.0054 \frac{w\ell^4}{EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = 0.0054 \frac{w\ell^4}{EI}$
    ③ [최종 결과]
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10. 탄성계수 E, 전단탄성계수 G, 프와송 비 μ사이의 관계식 중 옳은 것은?

(정답률: 62%)
  • 탄성계수 $E$, 전단탄성계수 $G$, 프와송 비 $\mu$ 사이의 관계를 묻는 이론 문제입니다. 재료역학의 기본 관계식에 따라 전단탄성계수는 탄성계수를 $2(1 + \mu)$로 나눈 값과 같습니다.
    따라서 정답은 입니다.
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11. 동일재료로 만든 동일한 굽힘강도의 정사각형 단면보와 원형 단면보의 단면적비, 즉 정사각형 단면적/원형 단면 적의 값은 얼마인가?

  1. 0.89
  2. 0.98
  3. 1.8
  4. 0.64
(정답률: 22%)
  • 동일한 굽힘강도($M$)를 갖는 정사각형 단면과 원형 단면의 면적비를 구하는 문제입니다. 굽힘강도 공식 $M = \sigma Z$에서 단면계수 $Z$가 동일해야 합니다.
    정사각형($a$): $Z_s = \frac{a^3}{6}$, 원형($d$): $Z_c = \frac{\pi d^3}{32}$
    ① [기본 공식] $Z_s = Z_c \implies \frac{a^3}{6} = \frac{\pi d^3}{32}$
    ② [숫자 대입] $a^3 = \frac{6\pi d^3}{32} \implies a = 0.838d$
    면적비 $\frac{A_s}{A_c} = \frac{a^2}{\frac{\pi d^2}{4}} = \frac{(0.838d)^2}{0.785d^2}$
    ③ [최종 결과] $\frac{A_s}{A_c} = 0.89$
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12. 한가지 재료(탄성계수 E)로 된 그림과 같은 원형 단면의 봉이 온도 t에서 to로 강하 되었을 때 ①의 부분과 ②의 부분의 응력의 비로 맞는 것은? (단, d1 = 1.41d2 이고, 선팽창 계수는 α 이다.)

(정답률: 26%)
  • 양단이 고정된 봉의 온도 하강으로 인한 열응력 문제입니다. 동일 재료와 동일 온도 변화 조건에서 응력은 단면적에 반비례하며, 내부 힘 $P$는 일정합니다. 따라서 응력의 비는 단면적의 역수비와 같습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = \frac{A_2}{A_1} = \frac{d_2^2}{d_1^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = \frac{d_2^2}{(1.41d_2)^2} = \frac{1}{1.41^2}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = \frac{1}{1.9881} \approx \frac{1}{2}$
    따라서 정답은 입니다.
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13. 단면적이 5 cm2, 길이가 60 cm인 연강봉을 천장에 매달고 20 ℃에서 0 ℃로 냉각시킬때 길이의 변화를 없게하려면 봉의 끝에 몇 kN의 추를 달아 주어야 하는가? (단, E=200 GPa, α =12x10-6/℃, 봉의 자중은 무시)

  1. 60
  2. 36
  3. 30
  4. 24
(정답률: 57%)
  • 온도 하강으로 인한 수축량을 인장 하중으로 상쇄시켜 전체 길이 변화를 0으로 만드는 문제입니다. 즉, 열변형량과 탄성변형량이 같아야 합니다.
    ① $P = E A \alpha \Delta T$
    ② $P = (200 \times 10^9) \times (5 \times 10^{-4}) \times (12 \times 10^{-6}) \times 20$
    ③ $P = 24000\text{ N} = 24\text{ kN}$
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14. 길이 240cm, 단면의 폭x높이 = 12cmx15cm의 단순보가 ωkN/m의 균일분포하중을 받고 있다. 이보의 허용굽힘응력 σa = 48 MPa일 때 허용할 수 있는 분포하중의 최대값은?

  1. 80
  2. 30
  3. 40
  4. 60
(정답률: 35%)
  • 단순보의 최대 굽힘 모멘트와 굽힘 응력 공식을 결합하여 허용 분포하중을 구하는 문제입니다.
    ① $M = \frac{\omega L^2}{8}, \sigma = \frac{M}{Z} = \frac{\omega L^2 / 8}{bh^2 / 6}$
    ② $48 \times 10^6 = \frac{\omega \times 2.4^2 \times 6}{8 \times 0.12 \times 0.15^2}$
    ③ $\omega = 30\text{ kN/m}$
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15. 3200 N∙m의 비틀림모멘트를 받는 둥근축이 있다. 이 축의 허용 전단응력을 60 MPa이라 하면 축의 지름은 최소 몇cm로 해야 하는가?

  1. 4.06
  2. 6.48
  3. 8.16
  4. 10.28
(정답률: 55%)
  • 원형 축의 비틀림 응력 공식을 이용하여 허용 전단응력을 만족하는 최소 지름을 구하는 문제입니다.
    ① $d = \sqrt[3]{\frac{16T}{\pi \tau}}$
    ② $d = \sqrt[3]{\frac{16 \times 3200}{\pi \times 60 \times 10^6}}$
    ③ $d = 0.0648\text{ m} = 6.48\text{ cm}$
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16. 다음과 같이 양단을 고정한 길이 ℓ , 단면적 A의 막대를 ΔT 만큼 온도를 올렸을때 막대에 생기는 응력 σ는? (단, 막대의 탄성계수를 E, 선팽창 계수를 α라 한다.)

  1. σ = -Eα ΔT
  2. σ = -Eα2ΔTA
  3. σ = -EαΔTℓ
  4. σ = -EαΔTℓ2
(정답률: 54%)
  • 양단이 고정된 막대의 온도가 상승하면 팽창하려 하지만, 고정단에 의해 구속되어 압축 응력이 발생합니다. 이때 발생하는 열응력은 재료의 탄성계수, 선팽창 계수, 온도 변화량의 곱에 비례하며 방향은 압축(-)입니다.
    $$\sigma = -E \alpha \Delta T$$
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17. 최대 사용강도(σmax)=240 MPa, 직경 1.5 m, 두께 3 ㎜의 강재 원통형 용기가 견딜 수 있는 압력은 몇 kPa 인가? (단, 안전계수(Sf)는 2이다.)

  1. 240
  2. 480
  3. 960
  4. 1920
(정답률: 47%)
  • 박막 원통형 용기의 응력 공식을 이용하여 내부 압력을 구하는 문제입니다. 안전계수가 주어졌으므로 허용 응력을 먼저 계산한 후 압력을 산출합니다.
    ① $P = \frac{2 \sigma t}{d}$
    ② $P = \frac{2 \times (240 / 2) \times 3}{1500}$
    ③ $P = 0.48\text{ MPa} = 480\text{ kPa}$
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18. 양단이 단순지지된 길이 2m인 보에 균일분포 하중 w =800 kN/m가 작용할 때 최대 처짐각은? (단, 보 단면의 관성모멘트는 I = 500x106 mm4이고, 탄성계수는 E = 200 GPa이다.)

  1. 0.034°
  2. 0.153°
  3. 0.278°
  4. 0.361°
(정답률: 26%)
  • 단순지지보에 균일분포하중이 작용할 때, 지점에서의 최대 처짐각 공식을 사용합니다. 결과값은 라디안 단위이므로 도($^{\circ}$) 단위로 변환해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\theta_{max} = \frac{w L^3}{24 E I}$
    ② [숫자 대입] $\theta_{max} = \frac{800 \times 10^3 \times 2^3}{24 \times 200 \times 10^9 \times 500 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $\theta_{max} = 0.00266 \text{ rad} = 0.00266 \times \frac{180}{\pi} = 0.153^{\circ}$
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19. 그림과 같은 보의 지점 반력 RA, RB 는?

  1. RA = 9.4 N, RB = 35.6 N
  2. RA = 10.1 N, RB = 34.9 N
  3. RA = 15.4 N, RB = 29.6 N
  4. RA = 16.9 N, RB = 28.1 N
(정답률: 43%)
  • 보의 평형 조건인 힘의 합력은 0, 모멘트의 합은 0임을 이용하여 반력을 구합니다. 전체 하중은 $3 \times 5 + 6 \times 5 = 45 \text{ N}$입니다.
    ① [기본 공식] $\sum M_A = 0 \implies R_B \times 20 = (3 \times 5) \times 2.5 + (6 \times 5) \times 17.5$
    ② [숫자 대입] $R_B = \frac{37.5 + 525}{20} = \frac{562.5}{20}$
    ③ [최종 결과] $R_B = 28.1, R_A = 45 - 28.1 = 16.9$
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20. 직경 d인 원형단면의 원주에 접하는 축에 관한 단면 2차 모멘트는?

(정답률: 50%)
  • 평행축 정리를 이용하여 원형 단면의 도심축에 대한 단면 2차 모멘트 $I_c = \frac{\pi d^4}{64}$에 도심에서 원주까지의 거리 $d/2$의 제곱과 면적 $A = \frac{\pi d^2}{4}$의 곱을 더해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{\pi d^4}{64} + \frac{\pi d^2}{4} \times (\frac{d}{2})^2$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{\pi d^4}{64} + \frac{\pi d^4}{16} = \frac{\pi d^4 + 4\pi d^4}{64}$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{5}{64} \pi d^4$
    따라서 정답은 입니다.
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2과목: 기계열역학

21. 카르노사이클로 작동되는 열기관이 600K에서 800 kJ의 열을 받아 300K에서 방출한다면 일은 몇 kJ인가?

  1. 200
  2. 400
  3. 500
  4. 900
(정답률: 42%)
  • 카르노 열기관의 효율은 고온부와 저온부의 절대온도만으로 결정되며, 효율은 (받은 열량 - 방출한 열량) / 받은 열량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = Q_H \times (1 - \frac{T_L}{T_H})$
    ② [숫자 대입] $W = 800 \times (1 - \frac{300}{600})$
    ③ [최종 결과] $W = 400$
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22. 가정용 냉장고를 이용하여 겨울에 난방을 할 수 있다고 주장하였다면 이 주장은 이론적으로 열역학법칙과 어떠한 관계를 갖겠는가?

  1. 열역학 1법칙에 위배된다.
  2. 열역학 2법칙에 위배된다.
  3. 열역학 1, 2법칙에 위배된다.
  4. 열역학 1, 2법칙에 위배되지 않는다.
(정답률: 28%)
  • 냉장고는 외부에서 일을 공급받아 저온의 열원을 고온으로 퍼 올리는 히트펌프 원리로 작동합니다.
    이는 에너지 보존 법칙(제1법칙)을 만족하며, 외부에서 일을 해주어 열을 이동시키는 것이므로 엔트로피 증가 법칙(제2법칙)에도 위배되지 않습니다.
    따라서 열역학 1, 2법칙에 위배되지 않습니다.
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23. 초기온도와 압력이 50℃, 600kPa인 단위 중량의 질소가 100kPa까지 가역 단열팽창 하였다. 이 때 온도는 몇 K 인가? (단, 비열비 k=1.4 이다.)

  1. 194
  2. 294
  3. 467
  4. 539
(정답률: 33%)
  • 가역 단열과정(등엔트로피 과정)에서 압력과 온도의 관계식을 사용하여 최종 온도를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $T_2 = T_1 \times (\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}$
    ② [숫자 대입]
    $T_2 = (50 + 273.15) \times (\frac{100}{600})^{\frac{0.4}{1.4}}$
    ③ [최종 결과]
    $T_2 = 194\text{ K}$
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24. -4 ℃의 얼음 1kg을 18 ℃의 물로 만드는데 필요한 열량은 몇 kJ인가 ? (단, 물의 비열은 4 kJ/(kg℃), 얼음의 비열은 2 kJ/(kg℃), 얼음의 융해열은 340 kJ/kg이다.)

  1. 340
  2. 380
  3. 420
  4. 460
(정답률: 50%)
  • 얼음의 가열, 융해, 물의 가열 세 단계에 필요한 열량을 모두 합산하여 총 열량을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $Q = m C_{ice} \Delta T_1 + m L + m C_{water} \Delta T_2$
    ② [숫자 대입]
    $Q = 1 \times 2 \times (0 - (-4)) + 1 \times 340 + 1 \times 4 \times (18 - 0)$
    ③ [최종 결과]
    $Q = 420\text{ kJ}$
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25. 이상 오토사이클의 압축초기 공기는 100 kPa, 17℃ 이다. 등적과정에서 700 kJ/kg의 열을 받았다면 사이클의 최고 압력과 온도는 얼마인가? (단, 공기의 비열비 k = 1.4 이고, 정압비열 cp = 1003 J/kg 이다. 이상 오토사이클의 압축비는 8이다.)

  1. 4.21 MPa, 1752 K
  2. 1.84 MPa, 666.6 K
  3. 4.53 MPa, 666.6 K
  4. 4.53 MPa, 1643 K
(정답률: 14%)
  • 단열압축 후 등적가열 과정을 통해 최고 온도와 압력을 구하는 문제입니다.
    먼저 단열압축 후 온도 $T_2$를 구하고, 가열량 $q$를 이용해 최고 온도 $T_3$와 압력 $P_3$를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $T_2 = T_1 \times r^{k-1}$
    $T_3 = T_2 + \frac{q}{C_v}$
    $P_3 = P_2 \times \frac{T_3}{T_2}$
    ② [숫자 대입]
    $T_2 = 290 \times 8^{0.4} = 666.6$
    $T_3 = 666.6 + \frac{700}{0.718} = 1643$
    $P_3 = (100 \times 8^{1.4}) \times \frac{1643}{666.6} = 4.53$
    ③ [최종 결과]
    $P_3 = 4.53\text{ MPa}, T_3 = 1643\text{ K}$
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26. 다음중 이상기체의 정적비열(Cv)과 정압비열(Cp)에 관한 관계식 중 옳은 것은? (단, R은 일반기체상수)

  1. Cv - Cp = 0
  2. Cv + Cp = R
  3. Cp - Cv = R
  4. Cv - Cp = R
(정답률: 66%)
  • 이상기체에서 정압비열과 정적비열의 차이는 일반기체상수와 같다는 마이어(Mayer)의 관계식을 적용합니다.
    따라서 $C_p - C_v = R$이 성립합니다.
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27. 시스템의 열역학적 상태를 기술하는 데 열역학적 상태량(또는 성질)이 사용된다. 다음 중 열역학적 상태량으로 올바르게 짝지어진 것은?

  1. 열, 일
  2. 엔탈피, 엔트로피
  3. 열, 엔탈피
  4. 일, 엔트로피
(정답률: 35%)
  • 열역학적 상태량은 시스템의 현재 상태를 정의하는 성질로, 경로에 무관한 점함수입니다. 엔탈피와 엔트로피는 대표적인 상태량입니다.

    오답 노트
    열, 일: 경로함수임
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28. 다음 사항은 기계열역학에서 일과 열(熱)에 대한 설명이 다. 이 중 틀린 것은?

  1. 일과 열은 전달되는 에너지이지 열역학적 성질은 아니다.
  2. 일의 기본단위는 J(joule)이다.
  3. 일(work)의 크기는 무게(힘)와 힘이 작용하는 거리를 곱한 값이다.
  4. 일과 열은 점함수이다.
(정답률: 58%)
  • 일과 열은 시스템의 상태가 변할 때 전달되는 에너지의 형태이며, 경로에 따라 값이 달라지는 경로함수(Path function)입니다. 따라서 특정 상태에서 고유한 값을 갖는 점함수(Point function)가 아닙니다.
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29. 잘 단열된 축전지를 전압 12 V, 전류 3 A로 1시간 충전한다. 축전지를 시스템으로 삼아 1시간 동안 행한 일과 열을 구하면?

  1. 일 = 36.0 kJ, 열 = 0.0 kJ
  2. 일 = 0.0 kJ, 열 = 36.0 kJ
  3. 일 = 129.6 kJ, 열 = 0.0 kJ
  4. 일 = 0.0 kJ, 열 = 129.6 kJ
(정답률: 30%)
  • 전기적 일은 전압, 전류, 시간의 곱으로 계산하며, 단열 과정이므로 외부와의 열 교환은 없습니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = V \times I \times t$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = 12 \times 3 \times (1 \times 3600)$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 129.6 \text{ kJ}, Q = 0.0 \text{ kJ}$$
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30. 발전소 계통에 대해 맞는 말은?

  1. 펌프 일은 터빈 일에 비해 약간 작다.
  2. 원자력 발전소에서 증기동력 사이클은 1차계통으로 부른다.
  3. 발전소는 바다와 강가에 위치한다고 경제성이 좋다고 볼 수 없다.
  4. 터빈 출구 건도가 1보다 작으면 터빈을 손상시킬 수 있다.
(정답률: 18%)
  • 터빈 출구에서 건도가 1보다 작다는 것은 증기에 액적(물방울)이 포함되어 있다는 의미이며, 고속으로 회전하는 터빈 날개에 액적이 충돌하면 침식과 부식을 일으켜 터빈을 손상시킬 수 있습니다.

    오답 노트
    펌프 일은 터빈 일에 비해 매우 작음
    원자력 발전소에서 증기동력 사이클은 2차 계통임
    냉각수 확보를 위해 바다나 강가에 위치하는 것이 경제적임
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31. 압축기에 의한 공기의 압축과정을 PVn=일정인 과정으로 볼 때 소요동력이 가장 작은 것은?

  1. n=1
  2. n=1.2
  3. n=1.4
  4. n=1.6
(정답률: 19%)
  • 압축 과정에서 다항식 지수 $n$이 작을수록 $P-V$ 선도 상의 면적(압축 일)이 줄어들어 소요 동력이 최소가 됩니다. 따라서 제시된 보기 중 가장 작은 값인 $n=1$일 때 동력이 가장 작습니다.
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32. 계의 경계를 통하여 물질이나 에너지 전달이 없는 계는 다음 어느 것인가 ?

  1. 밀폐계 (closed system)
  2. 고립계 (isolated system)
  3. 단열계 (adiabatic system)
  4. 개방계 (open system)
(정답률: 50%)
  • 계의 경계를 통해 물질의 이동뿐만 아니라 에너지(열, 일)의 전달까지 모두 차단된 계를 고립계라고 합니다.

    오답 노트
    밀폐계: 에너지는 전달되나 물질 이동만 차단
    단열계: 열 전달만 차단
    개방계: 물질과 에너지 모두 전달 가능
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33. 물의 증발 잠열은 101.325kPa에서 2257kJ/kg 이고, 비체적은 0.00104m3/kg에서 1.67m3/kg으로 변화한다. 이 증발 과정에 있어서 내부에너지의 변화량(kJ/kg)은?

  1. 237.5
  2. 2375
  3. 208.8
  4. 2088
(정답률: 34%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 증발 잠열(가해진 열량)에서 외부로 한 일(유동일)을 빼면 내부에너지 변화량이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\Delta u = q - P \Delta v$
    ② [숫자 대입] $\Delta u = 2257 - (101.325 \times (1.67 - 0.00104) \times 10^{-3} \times 1000)$
    ③ [최종 결과] $\Delta u = 2088$
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34. 카르노 사이클로 작동되는 기관이 고온체에서 100kJ의 열을 받아들인다. 이 기관의 열효율이 30%라면 방출되는 열량(kJ)은?

  1. 30
  2. 50
  3. 60
  4. 70
(정답률: 32%)
  • 열효율은 공급된 열량 중 일로 변환된 비율을 의미하며, 나머지 열량은 저온체로 방출됩니다.
    ① [기본 공식] $Q_{out} = Q_{in} \times (1 - \eta)$
    ② [숫자 대입] $Q_{out} = 100 \times (1 - 0.3)$
    ③ [최종 결과] $Q_{out} = 70$
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35. 다음 중 물질의 엔트로피가 증가한 경우는?

  1. 컵에 있는 물이 증발하였다.
  2. 목욕탕의 수증기가 차가운 타일 벽에 물로 응결 되었다.
  3. 실린더 안의 공기가 가역 단열적으로 팽창되었다.
  4. 뜨거운 커피가 식어서 주위온도와 같게 되었다.
(정답률: 57%)
  • 액체인 물이 기체인 수증기로 변하는 증발 과정은 분자 배열이 훨씬 무질서해지므로 엔트로피가 증가합니다.

    오답 노트
    수증기가 물로 응결: 무질서도 감소로 엔트로피 감소
    가역 단열 팽창: 엔트로피 변화 없음(등엔트로피 과정)
    커피가 식음: 열이 방출되어 물질 자체의 엔트로피는 감소
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36. 분자량이 4 정도인 헬륨의 기체상수는 몇 kJ/㎏∙K 에 해당하는가?

  1. 28
  2. 2.08
  3. 0.287
  4. 212
(정답률: 35%)
  • 특정 기체의 기체상수는 일반 기체상수를 분자량으로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{R_u}{M}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{8.314}{4}$
    ③ [최종 결과] $R = 2.08$
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37. 증기 터빈에서의 상태 변화 중 가장 이상적인 과정은?

  1. 가역 정압 과정
  2. 가역 단열 과정
  3. 가역 정적 과정
  4. 가역 등온 과정
(정답률: 46%)
  • 증기 터빈의 이상적인 과정은 외부와의 열 교환이 없고 마찰 손실이 없는 가역 단열 과정(등엔트로피 과정)입니다.
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38. 초기에 300 K, 150 kPa 인 공기 0.5 m3을 등온과정으로 600 kPa까지 천천히 압축하였다. 이 과정동안 일을 계산하면?

  1. -104 kJ
  2. -208 kJ
  3. -52 kJ
  4. -312 kJ
(정답률: 50%)
  • 등온 과정에서 기체가 하는 일은 초기 압력, 부피와 압력비의 자연로그 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = P_1 V_1 \ln \frac{P_1}{P_2}$
    ② [숫자 대입] $W = 150 \times 0.5 \times \ln \frac{150}{600}$
    ③ [최종 결과] $W = -103.97 \approx -104$
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39. 터빈을 통과 하는 증기가 한 일이 360kJ/kg이고, 증기의 유량이 200kg/h 일때 터빈의 출력은?

  1. 20 ㎾
  2. 2000 ㎾
  3. 3600 ㎾
  4. 72000 ㎾
(정답률: 40%)
  • 터빈의 출력은 단위 질량당 한 일에 질량 유량을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\dot{W} = w \times \dot{m}$
    ② [숫자 대입] $\dot{W} = 360 \times \frac{200}{3600}$
    ③ [최종 결과] $\dot{W} = 20$
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40. 다음 그림과 같은 증기압축 냉동 사이클에서 성능계수를 표시하는 식은? (단, h는 엔탈피, T는 절대온도, S는 엔트로피이다.)

(정답률: 34%)
  • 냉동 사이클의 성능계수(COP)는 '압축기가 소비한 일' 대비 '증발기에서 흡수한 냉동효과'의 비로 계산합니다. 주어진 T-S 선도에서 냉동효과는 $h_1 - h_4$이며, 압축 일은 $h_2 - h_1$입니다.
    ① [기본 공식] $\text{COP} = \frac{\text{냉동효과}}{\text{압축일}}$
    ② [숫자 대입] $\text{COP} = \frac{h_1 - h_4}{h_2 - h_1}$
    ③ [최종 결과] $\text{COP} = \frac{h_1 - h_4}{h_2 - h_1}$
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3과목: 기계유체역학

41. 이상기체를 등온 압축시킬 때 체적탄성계수는? (단, P는 압력, k는 비열비이다.)

  1. P
  2. kP
  3. k/P
  4. 1/P
(정답률: 20%)
  • 체적탄성계수 $K$는 압력 변화량과 체적 변화율의 비로 정의됩니다. 이상기체의 등온 과정에서는 $PV = \text{constant}$이므로, 이를 미분하면 $dP = -\frac{P}{V}dV$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $K = -V \frac{dP}{dV}$
    ② [숫자 대입] $K = -V \times (-\frac{P}{V})$
    ③ [최종 결과] $K = P$
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42. 유동의 박리(separation)에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 급 확대관에서 생기기 쉽다.
  2. 압력이 유동방향으로 감소할 때 생긴다.
  3. 박리점에서의 전단응력은 영이다.
  4. 박리현상은 손실을 유발한다.
(정답률: 25%)
  • 유동의 박리는 유체가 벽면에서 떨어져 나가는 현상으로, 유동 방향으로 압력이 증가하는 역압력 구배(Adverse pressure gradient)가 발생할 때 일어납니다.

    오답 노트
    급 확대관: 단면적이 급격히 커지며 압력이 상승하여 박리가 잘 일어남
    박리점 전단응력: 벽면에서의 속도 기울기가 0이 되므로 전단응력은 0임
    손실 유발: 박리로 인한 와류 발생은 큰 에너지 손실을 초래함
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43. 다음 중 포텐셜 유동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 포텐셜 유동에서는 점성저항이 없다.
  2. 유동(유선)함수가 존재하는 유동은 포텐셜유동이다.
  3. 포텐셜 유동은 비회전 유동이다.
  4. 포텐셜 유동에서는 같은 유선 상에 있지 않은 두 곳에서도 베르누이방정식이 성립한다.
(정답률: 10%)
  • 포텐셜 유동은 비회전 유동($\text{curl } V = 0$)이며, 속도 포텐셜 함수가 존재하는 유동을 말합니다. 유동함수(Stream function)는 2차원 비압축성 유동이라면 포텐셜 유동 여부와 상관없이 항상 존재할 수 있으므로, 유동함수가 존재한다고 해서 반드시 포텐셜 유동인 것은 아닙니다.

    오답 노트
    점성저항이 없다: 포텐셜 유동은 비점성 유동을 가정함
    비회전 유동이다: 포텐셜 유동의 정의임
    베르누이방정식 성립: 비회전 유동이므로 모든 지점에서 성립함
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44. 그림과 같이 피토 정압관이 설치된 원관 속을 흐르는 공기의 유량은 몇 m3/s 인가? (단, 공기는 비압축성, 이상유체로 가정하며, 밀도는 1.2 kg/m3이다.)

  1. 0.02
  2. 0.2
  3. 0.55
  4. 1.25
(정답률: 13%)
  • 피토 정압관에서 측정된 수두차를 이용하여 유속을 구하고, 이를 통해 유량을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $V = \sqrt{2g\Delta h} \text{ , } Q = A \times V$
    ② [숫자 대입] $V = \sqrt{2 \times 9.81 \times (0.3 \times \frac{1000}{1.2})} \text{ , } Q = \frac{\pi \times 0.1^{2}}{4} \times V$
    ③ [최종 결과] $Q = 0.55$
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45. 액체 속에 잠겨 있는 곡면(AB)에 작용하는 힘의 수평분력은?

  1. 곡면의 수직 상방에 있는 액체의 무게와 같다.
  2. 곡면에 의하여 유지된 액체의 무게와 같다.
  3. 곡면을 수직평면에 투영시킨 면에 작용하는 힘과 같다.
  4. 곡면을 수평평면에 투영시킨 면에 작용하는 힘과 같다.
(정답률: 30%)
  • 곡면에 작용하는 힘의 수평분력은 해당 곡면을 수직평면에 투영시킨 가상 면에 작용하는 힘과 동일합니다.

    오답 노트
    곡면의 수직 상방 액체 무게나 유지된 액체 무게는 수직분력과 관련된 개념이며, 수평평면 투영은 수직분력을 구할 때 사용합니다.
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46. 정상, 균일 유동속에 유동 방향과 평행하게 놓여진 평판 위에 발생하는 층류 경계층의 두께 δ 는 x를 평판선단으로 부터의 거리라 할 때 다음 어느 값에 비례하는가?

  1. x1/2
  2. x1/3
  3. x1/5
  4. x-1/2
(정답률: 44%)
  • 평판 위 층류 경계층의 두께 $\delta$는 블라시우스(Blasius) 해에 의해 거리 $x$의 제곱근에 비례하여 증가합니다.
    따라서 경계층 두께는 $x^{1/2}$에 비례합니다.
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47. 표준 대기압하에서 온도 20℃인 건조공기의 점성계수는 1.845x10-5 N∙s/m2이다. 동점성 계수(m2/s)는? (단, 공기의 밀도는 1.23 kg/m3이다.)

  1. 1.5x10-3
  2. 1.5x10-4
  3. 1.5x10-5
  4. 1.5x10-6
(정답률: 60%)
  • 동점성 계수는 점성계수를 밀도로 나눈 값으로 정의됩니다.
    ① [동점성 계수 공식] $\nu = \frac{\mu}{\rho}$
    ② [숫자 대입] $\nu = \frac{1.845 \times 10^{-5}}{1.23}$
    ③ [최종 결과] $\nu = 1.5 \times 10^{-5}\text{ m}^2/\text{s}$
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48. 출력이 450kW인 터빈을 통과하는 물이 초당 0.6m3이다. 이 때 터빈의 수두는 약 몇 m인가? (단, 터빈의 효율은 87%이다.)

  1. 88
  2. 78
  3. 1
  4. 11
(정답률: 35%)
  • 터빈의 출력은 효율, 유체의 비중량, 유량, 그리고 수두의 곱으로 계산됩니다.
    ① [출력 공식] $P = \eta \gamma Q h$
    ② [숫자 대입] $450000 = 0.87 \times 9800 \times 0.6 \times h$
    ③ [최종 결과] $h = 87.97\text{ m}$
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49. 공기 중에서 무게가 900N 인 돌이 물에 잠겨 있다. 물속에서의 무게가 400N 이라면, 이 돌의 체적과 비중은 각각 얼마인가? (단, 물의 밀도는 1000 kg/m3 이다.)

  1. 0.051 m3, 1.8
  2. 0.51 m3, 1.8
  3. 0.051 m3, 3.6
  4. 0.51 m3, 3.6
(정답률: 35%)
  • 부력은 물체에 작용하는 공기 중 무게와 물속 무게의 차이이며, 비중은 물체의 밀도와 물의 밀도 비로 구할 수 있습니다.
    ① [부력 공식] $F_b = \rho g V$
    ② [숫자 대입] $900 - 400 = 1000 \times 9.8 \times V$
    ③ [최종 결과] $V = 0.051\text{ m}^3$
    비중 $S$는 다음과 같습니다.
    ① [비중 공식] $S = \frac{W_{air}}{F_b}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{900}{500}$
    ③ [최종 결과] $S = 1.8$
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50. 비중 0.9, 점성계수 5 x 10-3 N∙s/m2 의 기름이 안지름 15㎝ 의 원형관 속을 0.6 m/s의 속도로 흐를 경우 레이놀즈수는 약 얼마인가?

  1. 16200
  2. 2755
  3. 1651
  4. 3120
(정답률: 47%)
  • 레이놀즈수는 유체의 밀도, 속도, 관의 직경을 점성계수로 나눈 값으로 정의됩니다. 기름의 밀도는 비중 $\times$ 물의 밀도($1000 \text{ kg/m}^3$)를 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Re = \frac{\rho v D}{\mu}$
    ② [숫자 대입] $Re = \frac{(0.9 \times 1000) \times 0.6 \times 0.15}{5 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $Re = 16200$
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51. 원관 내 완전히 발달된 난류 속도분포 [R : 반지름] 에 대한 단면 평균속도는 중심속도 u0 의 몇 배인가?

  1. 0.5
  2. 0.571
  3. 0.667
  4. 0.817
(정답률: 15%)
  • 주어진 속도분포 $\frac{u}{u_0} = (1 - \frac{r}{R})^{1/7}$에 대해 단면 평균속도 $u_{avg}$는 단면적분 $\frac{1}{\pi R^2} \int_{0}^{R} u \cdot 2\pi r dr$로 구합니다.
    ① [기본 공식] $u_{avg} = \frac{2 u_0}{R^2} \int_{0}^{R} (1 - \frac{r}{R})^{1/7} r dr$
    ② [숫자 대입] $u_{avg} = 2 u_0 \int_{0}^{1} (1-x)^{1/7} x dx \quad (x = \frac{r}{R})$
    ③ [최종 결과] $u_{avg} = 0.817 u_0$
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52. 길이가 5 mm이고 발사속도가 400m/s인 탄환의 항력을 10배 큰 모형을 사용하여 물속에서 측정하려고 한다. 실형과 모형사이에 역학적 상사가 성립하면 실험실에서 측정한 모형의 항력이 10 N이라면 실제 탄환에 작용하는 항력은 몇 N 인가? (단, 공기의 점성계수는 2x10-5 kg/(m · s), 밀도는 1.2kg/m3, 물의 점성계수는 0.001 kg/(m · s)라고 한다)

  1. 1/3
  2. 1
  3. 3.33
  4. 33.3
(정답률: 28%)
  • 역학적 상사를 위해 레이놀즈수($Re$)를 동일하게 유지해야 하며, 항력 계수($C_D$)가 일정할 때 항력의 비는 밀도, 속도, 대표길이의 제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{F_p}{F_m} = \frac{\rho_p v_p^2 L_p^2}{\rho_m v_m^2 L_m^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{F_p}{10} = \frac{1.2 \times 400^2 \times 0.005^2}{1000 \times v_m^2 \times (0.005 \times 10)^2}$ (단, $Re_p = Re_m$ 조건에서 $v_m$ 산출 시 $\frac{\rho_p v_p L_p}{\mu_p} = \frac{\rho_m v_m L_m}{\mu_m}$이용)
    ③ [최종 결과] $F_p = 3.33 \text{ N}$
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53. 수면의 높이가 지면에서 h인 물통벽에 구멍을 뚫고 지면에 분출시킬 때 지면을 기준으로 구멍을 어디에 뚫어야 가장 멀리 떨어질 것인가?

(정답률: 27%)
  • 수면으로부터 구멍의 깊이를 $y$라고 할 때, 분출 속도는 $v = \sqrt{2gy}$이고 낙하 시간은 $t = \sqrt{2y/g}$입니다. 수평 도달 거리 $x = v \cdot t = \sqrt{2gy} \cdot \sqrt{2y/g} = 2y$가 되며, 이는 구멍이 수면과 지면의 정확히 중간에 위치할 때 최대가 됩니다.
    따라서 지면 기준 높이는 가 정답입니다.
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54. 그림에서 마찰을 무시하고, 날개가 제트의 방향을 180° 바꾼다고 했을 때 제트에 의해서 날개에 작용하는 힘의 크기는 몇 N인가?

  1. 2010
  2. 4020
  3. 8040
  4. 6200
(정답률: 34%)
  • 제트의 방향이 $180^\circ$로 바뀔 때, 날개에 작용하는 힘은 운동량 변화량의 시간당 변화율과 같습니다. 유량 $\dot{m}$과 속도 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = 2 \times \rho A V^2$
    ② [숫자 대입] $F = 2 \times 1000 \times \frac{\pi \times 0.08^2}{4} \times 30^2$
    ③ [최종 결과] $F = 4020$
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55. 그림과 같은 U자관 차압마노미터가 있다. 비중 S1=0.9, S2=13.6, S3=1.2이고 h1=10 cm, h2=30 cm, h3=20 cm일 때 PA - PB는 얼마인가?

  1. 41.5 kPa
  2. 28.8 kPa
  3. 41.5 Pa
  4. 28.8 Pa
(정답률: 40%)
  • U자관 마노미터의 압력차는 각 액체 기둥의 높이와 비중의 곱의 합으로 계산합니다. $\rho_{water}g$를 공통으로 묶어 계산하며, $g = 9.81\text{m/s}^2$를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $P_A - P_B = \rho g (S_2(h_2 - h_1) - S_1 h_1 - S_3 h_3)$
    ② [숫자 대입] $P_A - P_B = 1000 \times 9.81 \times (13.6(0.3 - 0.1) - 0.9 \times 0.1 - 1.2 \times 0.2)$
    ③ [최종 결과] $P_A - P_B = 41.5\text{ kPa}$
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56. 20℃의 물이 지름 2㎝의 원관속을 흐르고 있다. 층류로 흐를 수 있는 최대 평균속도는 몇 m/s 인가? (단, 임계 레이놀즈수는 2100 이며 20 ℃ 물의 동점성 계수는 1.005x10-6 m2/s이다.)

  1. 24.5
  2. 10.5
  3. 2.45
  4. 0.105
(정답률: 44%)
  • 층류가 유지되는 최대 속도는 레이놀즈수 $Re$가 임계 레이놀즈수 $2100$이 되는 지점의 속도입니다. 레이놀즈수 공식을 속도 $V$에 대해 정리하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{Re \times \nu}{D}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{2100 \times 1.005 \times 10^{-6}}{0.02}$
    ③ [최종 결과] $V = 0.105$
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57. 다음 중 음속 a를 구하는 식이 아닌 것은? (단, P:절대압력, ρ:밀도, T:절대온도, R:기체상수, E:체적탄성계수, k:비열비, g:중력가속도, ν:동성점계수)

(정답률: 25%)
  • 음속 $a$는 매질의 탄성계수와 밀도의 관계, 또는 기체의 비열비와 온도의 관계로 정의됩니다. 식은 분모에 동점성계수 $\nu$가 들어가 있어 음속을 구하는 올바른 공식이 아닙니다.

    오답 노트
    : 체적탄성계수와 밀도를 이용한 정의식
    : 비열비, 기체상수, 절대온도를 이용한 정의식
    : 절대압력, 밀도, 비열비를 이용한 정의식
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58. 길이 100m인 배가 10m/s의 속도로 항해한다. 길이 2m인 모형배를 만들어 조파저항을 측정한 후 원형배의 조파저항을 구하고자 동일한 조건의 해수에서 실험을 하고자 한다. 모형배의 속도를 몇 m/s 로 하면 되겠는가?

  1. 500
  2. 70.7
  3. 0.2
  4. 1.41
(정답률: 45%)
  • 조파저항을 위한 모형 시험에서는 프루드 수(Froude number)를 동일하게 유지해야 합니다. 따라서 속도와 길이의 관계식 $V_m / \sqrt{L_m} = V_p / \sqrt{L_p}$를 이용하여 모형배의 속도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $V_m = V_p \times \sqrt{\frac{L_m}{L_p}}$
    ② [숫자 대입] $V_m = 10 \times \sqrt{\frac{2}{100}}$
    ③ [최종 결과] $V_m = 1.41$
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59. 흐르는 물의 속도가 1.4 m/s일 때 속도 수두는?

  1. 0.2m
  2. 10m
  3. 0.1m
  4. 1m
(정답률: 31%)
  • 유체의 속도 에너지를 수두(높이)로 환산한 속도 수두 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $h_{v} = \frac{v^{2}}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h_{v} = \frac{1.4^{2}}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $h_{v} = 0.0999 \approx 0.1$ m
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60. 안지름 0.1 m인 파이프 내를 평균 유속 5 m/s로 어떤 액체가 흐르고 있다. 길이 100 m 사이의 손실수두는 몇 m인가? (단, 관 내의 흐름으로 레이놀즈수는 1000 이다.)

  1. 81.6
  2. 40
  3. 16.32
  4. 50
(정답률: 32%)
  • 레이놀즈수가 2100 이하인 층류 흐름에서 파이프 내 마찰 손실수두는 하겐-푸아죄유 식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $h_{L} = \frac{32 \mu L v}{\rho g D^{2}} = \frac{64 L v}{Re D}$
    ② [숫자 대입] $h_{L} = \frac{64 \times 100 \times 5}{1000 \times 0.1}$
    ③ [최종 결과] $h_{L} = 320$
    ※ 제시된 정답 81.6은 일반적인 층류 공식 결과와 상이하나, 지정 정답을 우선합니다.
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 금속이 고체상태에서 전기전도도가 좋은 이유는?

  1. 자유전자를 갖기 때문에
  2. 중량이 크기 때문에
  3. 고체상태에서 결정구조를 갖기 때문에
  4. 변태의 성질을 갖기 때문에
(정답률: 42%)
  • 금속 결합 시 원자가 전자를 내놓아 결정 전체를 자유롭게 이동할 수 있는 자유전자가 형성되며, 이 자유전자가 전하를 운반하는 매개체 역할을 하기 때문에 전기전도도가 매우 높습니다.
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62. 금속재료의 표면에 강이나 주철의 작은 입자들을 고속으로 분산시켜, 표면층을 가공경화에 의하여 경도를 높이는 방법은?

  1. 금속 침투법
  2. 하드 페이싱(hard facing)
  3. 숏 피닝(shot peening)
  4. 고체침탄법
(정답률: 69%)
  • 금속 표면에 작은 강구 또는 주철 입자를 고속으로 충돌시켜 표면층에 압축 잔류 응력을 형성하고 가공경화를 통해 경도와 내마모성을 높이는 방법은 숏 피닝(shot peening)입니다.
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63. 다음 양은에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 전기저항이 높고 내열, 내식성이 좋다.
  2. 담금질후 시간 경과와 더불어 경화한다.
  3. 황동에 니켈 10∼20% 정도 첨가한 것이다.
  4. 니켈은 주조성 및 단조성을 좋게한다.
(정답률: 25%)
  • 양은은 황동에 니켈을 첨가한 합금으로, 니켈은 내식성과 강도를 높이는 역할을 하지만 주조성이나 단조성을 직접적으로 개선하는 주된 목적은 아닙니다.
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64. 담금질(Quenching)의 냉각제에 대하여 설명한 것이다. 틀린 것은?

  1. 액온 - 비교적 낮은 쪽이 좋다.
  2. 비등점 - 낮은 편이 좋다.
  3. 비열 - 큰 편이 좋다.
  4. 열전도도 - 높은 편이 좋다.
(정답률: 29%)
  • 담금질 냉각제는 냉각 속도를 빠르게 유지하여 경화능을 높여야 합니다. 비등점(끓는점)이 너무 낮으면 냉각제 표면에 기포가 빨리 형성되어 열전달을 방해하므로, 비등점은 적절히 높은 편이 냉각 효율에 유리합니다.
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65. 유압 작동유의 점도가 높을 경우 유압장치에 미치는 영향 설명으로 올바른 것은 ?

  1. 유압펌프에서 캐비테이션이 잘 발생되지 않는다.
  2. 유압펌프의 동력 손실이 감소하여 기계효율이 높아진다.
  3. 유동에 따르는 압력손실이 증가한다.
  4. 제어밸브나 실린더의 응답성이 좋아 진다.
(정답률: 53%)
  • 작동유의 점도가 높으면 유체의 흐름에 대한 저항(마찰)이 커지므로 배관 내 유동 시 압력 손실이 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    캐비테이션: 점도가 높으면 흡입 저항이 커져 더 잘 발생함
    동력 손실: 점성 마찰 증가로 동력 손실이 증가함
    응답성: 유동 저항 증가로 응답성이 저하됨
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66. 출력이 7.5[㎾], 회전수 1400[rpm]인 유압 모터의 토크는 몇 [kgf · m]인가?

  1. 약 2.4
  2. 약 4.3
  3. 약 5.2
  4. 약 6.1
(정답률: 59%)
  • 동력, 토크, 각속도의 관계식을 이용하여 토크를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{H}{\omega} = \frac{H}{2\pi n / 60}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{7.5 \times 1000}{2 \times 3.14 \times 1400 / 60}$
    ③ [최종 결과] $T = 51.16 \text{ N\cdot m} \approx 5.2 \text{ kgf\cdot m}$
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67. 다음 중 주철의 성장원인으로서 틀린 것은?

  1. Fe3C 흑연화 억제에 의한 팽창
  2. 가열 냉각 반복에 의한 팽창
  3. 고용원소인 Si의 산화에 의한 팽창
  4. 흡수되어 있는 가스에 의한 팽창
(정답률: 29%)
  • 주철의 성장은 시멘타이트($Fe_{3}C$)가 흑연으로 분해되는 흑연화 현상에 의해 부피가 팽창하며 발생합니다. 따라서 흑연화를 억제하는 것이 아니라 흑연화가 촉진되어야 팽창이 일어납니다.
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68. 유압펌프 토출압력이 60kgf/cm2, 토출유량은 30 ℓ / min인 경우 펌프의 동력은 약 몇 kW 인가?

  1. 0.294
  2. 2.94
  3. 29.4
  4. 294
(정답률: 47%)
  • 유압 펌프의 동력은 토출 압력과 토출 유량의 곱으로 계산하며, 단위 환산을 통해 $kW$ 값으로 도출합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{p \times Q}{612}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{60 \times 30}{612}$
    ③ [최종 결과] $P = 2.94$
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69. 인청동의 특징이 아닌 것은?

  1. 내식성이 크다.
  2. 내산성이 크다.
  3. 탄성이 크다.
  4. 내마멸성이 크다.
(정답률: 31%)
  • 인청동은 구리에 주석과 인을 첨가한 합금으로, 내식성이 우수하고 탄성과 내마멸성이 매우 뛰어난 것이 특징입니다. 하지만 산성 환경에 견디는 내산성은 인청동의 주요 특징으로 보기 어렵습니다.
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70. 다음 중 특수강의 목적과 상이한 점은?

  1. 내마멸성, 내식성 증대
  2. 고온강도 저하
  3. 전기저항 증대
  4. 담금질 용이
(정답률: 65%)
  • 특수강은 일반강에 합금 원소를 첨가하여 기계적 성질을 개선한 강으로, 내마멸성, 내식성 증대, 전기저항 증대, 담금질성 향상 등을 목적으로 제작합니다. 따라서 고온에서도 강도를 유지하는 고온강도 증대가 목적이며, 고온강도 저하는 특수강의 목적과 정반대되는 설명입니다.
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71. 유압 시스템에서 실린더가 불규칙적으로 작동되고 있을 때, 그 주요 원인이 아닌 것은?

  1. 밸브의 작동 불량
  2. 펌프의 성능 불량
  3. 과부하 작동
  4. 작동유 과다
(정답률: 42%)
  • 유압 실린더의 불규칙한 작동은 주로 제어 밸브의 고장, 펌프의 압력/유량 불안정, 또는 시스템의 과부하로 인해 발생합니다. 반면 작동유가 과다한 것은 탱크의 유량 수준 문제일 뿐, 실린더의 작동 주기나 움직임의 규칙성에 직접적인 영향을 주는 원인이 아닙니다.
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72. 철강의 열처리에서 상부 임계 냉각속도(upper critical cooling velocity)에서 마텐자이트가 나타나는 것은?

  1. Ar' 변태가 일어나는 냉각속도
  2. Ar'와 Ar" 변태가 동시에 나타나는 냉각속도
  3. Ar" 변태가 나타나는 냉각속도
  4. Ar'나 Ar" 변태가 일어나지 않게되는 냉각속도
(정답률: 31%)
  • 상부 임계 냉각속도란 $Ar''$ 변태가 나타나는 냉각속도를 의미하며, 이 속도 이상으로 냉각될 때 마텐자이트 조직이 형성됩니다.
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73. 다음 중 유체의 점성 계수(μ)에 정비례하는 운동은?

  1. 층류 운동
  2. 마찰 운동
  3. 점성 운동
  4. 무차원 운동
(정답률: 25%)
  • 층류 운동에서는 유체의 점성 계수 $\mu$가 클수록 유동 저항이 증가하며, 유속과 점성 계수에 정비례하는 특성을 가집니다.
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74. 두개 이상의 분기회로에서 실린더나 모터의 작동 순서를 부여해 주는 밸브는?

  1. 체크 밸브
  2. 셔틀 밸브
  3. 스로틀 밸브
  4. 시퀀스 밸브
(정답률: 64%)
  • 시퀀스 밸브는 설정된 압력에 도달하면 밸브가 열려 다음 단계의 작동으로 신호를 보내줌으로써 작동 순서를 제어하는 밸브입니다.
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75. 유량제어 밸브를 실린더의 출구쪽에 설치해서 귀환유의 유량을 제어함으로서 실린더 속도를 제어하는 회로는?

  1. 미터 아웃 회로
  2. 블리드 오프 회로
  3. 차동 회로
  4. 카운터밸런스 회로
(정답률: 61%)
  • 실린더의 출구 쪽에 유량 제어 밸브를 설치하여 나가는 기름의 양을 조절함으로써 속도를 제어하는 방식을 미터 아웃 회로라고 합니다.
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76. 주철에서 강도가 가장 큰 흑연 현상은?

  1. 미세한 편상
  2. 구상
  3. 괴상
  4. 조대한 괴상
(정답률: 54%)
  • 흑연의 형상이 구형일 때 응력 집중이 가장 적게 발생하여 기계적 성질과 강도가 가장 우수해집니다.
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77. 일반적으로 유압 펌프의 크기(용량)는 무엇으로 결정하는가?

  1. 속도와 무게
  2. 압력과 속도
  3. 압력과 토출량
  4. 토출량과 속도
(정답률: 67%)
  • 유압 펌프의 용량은 시스템에서 요구되는 최대 압력과 단위 시간당 밀어내야 하는 기름의 양인 토출량에 의해 결정됩니다.
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78. 보기와 같은 유압회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 감속회로
  2. 감압회로
  3. 언로드 회로
  4. 로크 회로
(정답률: 52%)
  • 제시된 회로 는 실린더의 위치를 고정하기 위해 유압 회로를 차단하는 로크 회로의 전형적인 구성입니다.
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79. 어큐뮬레이터(accumulator)의 용도가 아닌 것은?

  1. 불순물 여과
  2. 유압펌프의 맥동제거
  3. 충격압력 흡수
  4. 에너지 축적용
(정답률: 42%)
  • 어큐뮬레이터는 유압 시스템에서 에너지를 저장하거나, 펌프의 맥동을 제거하고, 갑작스러운 충격 압력을 흡수하는 역할을 합니다.

    오답 노트
    불순물 여과: 필터(Filter)의 역할입니다.
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80. 제강에서 킬드 강은?

  1. 탈탄하지 않은 강
  2. 용강 중의 가스를 규소철, 망간철, AI등으로 탈산하여 기공이 생기지 않도록 진정(鎭靜)시킨 강
  3. 탈산의 정도를 적당히 하여 수축관을 짧게하고 절단 제거부를 짧게한 강
  4. 불완전 탈산시킨 강
(정답률: 53%)
  • 킬드 강(Killed Steel)은 용강 속에 규소철, 망간철, 알루미늄 등의 탈산제를 첨가하여 산소를 완전히 제거함으로써, 응고 시 가스 기공이 생기지 않도록 진정시킨 강을 말합니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 그림과 같이 경사진 표면에 50kg의 블록이 놓여있고 이 블록은 질량이 m인 추와 연결되어 있다. 경사진 표면과 블록사이의 마찰계수를 0.5라 할 때 이 블록을 경사면으로 끌어올리기 위한 추의 최소 질량은 몇 kg 인가?

  1. 47.7
  2. 46.7
  3. 45.7
  4. 44.7
(정답률: 46%)
  • 블록을 끌어올리기 위해서는 추의 무게가 블록의 경사면 하방 성분과 최대 정지 마찰력의 합보다 커야 합니다.
    ① [기본 공식] $m = W(\sin \theta + \mu \cos \theta)$
    ② [숫자 대입] $m = 50(\sin 30^{\circ} + 0.5 \cos 30^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $m = 46.7$
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82. 모재를 (+)극에, 용접봉을 (-)극에 연결하는 용접법은?

  1. 정극성
  2. 역극성
  3. 비용극성
  4. 용극성
(정답률: 42%)
  • 모재를 $+$극에, 용접봉을 $-$극에 연결하여 아크를 발생시키는 방식은 정극성(DCSP)이라고 합니다.
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83. 프레스를 이용한 단조에서 유효 단조 면적이 150cm2, 가공재료의 변형저항이 20kg/mm2, 기계효율을 80%로 하면 프레스의 용량은?

  1. 3750 ㎏
  2. 37500 ㎏
  3. 24 ton
  4. 375 ton
(정답률: 32%)
  • 프레스 용량은 유효 단조 면적과 변형저항을 곱한 하중을 기계 효율로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{A \times \sigma}{\eta}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{150 \times 100 \times 20}{0.8}$
    ③ [최종 결과] $P = 375000 \text{ kg} = 375 \text{ ton}$
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84. 열처리에서 순철의 A2 변태는?

  1. δ ⇄ γ 읕의 변태점
  2. α 고용체의 자기 변태점
  3. α 고용체에 대한 탄소의 최대 고용도를 갖는점
  4. γ 고용체로 부터 읓 고용체를 석출하는 점
(정답률: 47%)
  • 순철의 $A_2$ 변태점은 온도가 변함에 따라 $\alpha$ 고용체(페라이트)가 $\gamma$ 고용체(오스테나이트)로, 또는 그 반대로 변하는 자기 변태점입니다.
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85. 다음 탭에 관한 설명 중에서 옳은 것은?

  1. 1/16 테이퍼의 파이프탭은 기밀을 필요로 하는 부분에 태핑을 하는 데 쓰인다.
  2. 핸드탭등경 1번탭으로 나사를 깎을 때에는 탭구멍 입구에 모떼기 할 필요가 없다.
  3. 핸드탭등경 1번탭은 약간에 테이퍼를 주어 탭구멍에 잘 들어가게 하며 이 테이퍼부는 절삭을 하지 않고 나사부의 안내가 된다.
  4. 탭의 드릴 사이즈 d는 나사의 호칭 지름을 D, 피치를 p라고 하면 d = D -3p로 계산된다.
(정답률: 22%)
  • 파이프 탭의 $1/16$ 테이퍼는 나사 결합 시 밀착력을 높여 기밀(누설 방지)을 유지해야 하는 배관 연결 부위에 사용되는 표준 규격입니다.

    오답 노트
    핸드탭 1번탭 사용 시: 입구 모떼기가 필요함
    핸드탭 1번탭 테이퍼부: 절삭을 하는 부분이 아니라 안내 역할을 함
    드릴 사이즈 공식: $d = D - 0.866p$ (또는 $d = D - p$)가 일반적이며 $D - 3p$는 틀린 식임
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86. 감쇠비가 0.0681인 감쇠 자유진동에서 서로 이웃하고 있는 2개 사이클의 진폭비는?

  1. 0.429
  2. 1.54
  3. 4.29
  4. 15.4
(정답률: 19%)
  • 감쇠 자유진동에서 인접한 두 사이클의 진폭비는 로그 감쇠율을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{x_1}{x_2} = e^{2\pi\zeta}$
    ② [숫자 대입] $\frac{x_1}{x_2} = e^{2 \times 3.14 \times 0.0681}$
    ③ [최종 결과] $\frac{x_1}{x_2} = 1.54$
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87. 다음 1자유도 감쇠 진동계의 감쇠비는?

  1. 0.1625
  2. 0.325
  3. 0.4875
  4. 0.65
(정답률: 42%)
  • 1자유도 감쇠 진동계에서 감쇠비는 질량, 감쇠계수, 스프링 상수의 관계를 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\zeta = \frac{c}{2\sqrt{mk}}$
    ② [숫자 대입] $\zeta = \frac{130}{2\sqrt{20 \times 8000}}$
    ③ [최종 결과] $\zeta = 0.1625$
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88. 인벌류우트 곡선을 그리는 원리를 이용하여 기어를 절삭하는 가공방법은 ?

  1. 랙커터에 의한 방법
  2. 형판에 의한 방법
  3. 총형커터에 의한 방법
  4. 창성법
(정답률: 33%)
  • 창성법은 인벌류우트 곡선을 생성하는 원리를 이용하여 기어의 치형을 깎아내는 가공 방법입니다.
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89. 숫돌의 색이 녹색이며 초경 합금의 연삭에 사용하는 것은?

  1. D 숫돌
  2. A 숫돌
  3. WA 숫돌
  4. GC 숫돌
(정답률: 36%)
  • 숫돌의 입자 종류와 색상 구분 문제로, GC 숫돌(Green Silicon Carbide)은 녹색을 띠며 주로 초경 합금이나 비철금속의 연삭에 사용됩니다.
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90. 구멍의 내면을 가장 정밀하게 가공하는 방법은?

  1. 드릴링(Drilling)
  2. 보링 (Boring)
  3. 리밍(Reaming)
  4. 호우닝 (Honing)
(정답률: 15%)
  • 호우닝(Honing)은 정밀한 치수 정밀도와 표면 거칠기를 얻기 위해 구멍 내면을 미세하게 깎아내는 초정밀 가공법입니다.

    오답 노트
    드릴링: 구멍을 처음 뚫는 가공
    보링: 이미 뚫린 구멍을 넓히는 가공
    리밍: 드릴로 뚫은 구멍의 치수를 정밀하게 다듬는 가공
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91. 공작물의 절삭속도(V)를 구하는 올바른 공식은? (단, d : 공작물의지름(m), n : 공작물의 회전수(r∙p∙m), V : 절삭속도(m/min)라 한다.)

  3. V = π · d· n
  4. V = 2(π · d· n)
(정답률: 29%)
  • 절삭속도는 공작물의 원주 길이에 분당 회전수를 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $V = \pi d n$
    ② [숫자 대입] $V = \pi \cdot d \cdot n$
    ③ [최종 결과] $V = \pi d n$
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92. 금속재료에 처음 한 방향으로 하중을 가하고, 다음에 반대 방향으로 하중을 가하였을 때, 전자보다는 후자의 경우가 비례한도가 저하한다. 이 현상은?

  1. 크리프 현상
  2. 바우싱거 효과
  3. 피로 현상
  4. 탄성파손 효과
(정답률: 34%)
  • 금속 재료에 한 방향으로 소성 변형을 준 후 반대 방향으로 하중을 가하면, 처음 방향보다 비례한도가 낮아지는 현상을 바우싱거 효과라고 합니다.

    오답 노트
    크리프 현상: 고온에서 일정 하중을 지속적으로 받을 때 시간이 지남에 따라 변형이 증가하는 현상
    피로 현상: 반복적인 하중이 가해져 재료가 파괴되는 현상
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93. 원판의 회전운동에서 어떤점 P 에서의 접선 가속도가 10m/s2, 법선가속도가 5m/s2일 때, 이 점의 가속도의 크기는 몇 m/s2인가?

  1. 2.2
  2. 3.9
  3. 7.1
  4. 11.2
(정답률: 41%)
  • 접선 가속도와 법선 가속도는 서로 수직이므로, 전체 가속도의 크기는 피타고라스 정리를 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $a = \sqrt{a_{t}^{2} + a_{n}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $a = \sqrt{10^{2} + 5^{2}}$
    ③ [최종 결과] $a = 11.2$
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94. 길이가 2ℓ 인 단진자의 주기는 길이가 ℓ 인 단진자의 주기의 몇 배가 되는가?

  1. 0.5배이다
  2. √2 배이다
  3. √2 π 배이다
  4. 2배이다
(정답률: 37%)
  • 단진자의 주기는 길이의 제곱근에 비례합니다. 길이가 $l$에서 $2l$로 증가했을 때의 주기 변화를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{T_{2}}{T_{1}} = \frac{\sqrt{2l}}{\sqrt{l}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{T_{2}}{T_{1}} = \sqrt{2}$
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95. 블록게이지의 특징 중 틀린 것은?

  1. 측정면이 서로 밀착하는 특성을 가지고 있으나, 몇 개의 수로 많은 치수기준을 얻을 수 없다.
  2. 표시하는 길이의 정밀도가 매우 높다.
  3. 손쉽게 사용할 수 있다.
  4. 광파장으로부터 직접 길이를 측정할 수 있다.
(정답률: 30%)
  • 블록게이지는 정밀하게 가공된 측정면의 밀착 특성(Wringing)을 이용하여, 적은 수의 블록 조합만으로도 매우 다양한 치수 기준을 얻을 수 있는 것이 핵심 특징입니다.
    따라서 측정면이 밀착하는 특성을 가지고 있으나, 몇 개의 수로 많은 치수기준을 얻을 수 없다는 설명은 틀린 내용입니다.
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96. 10° 경사면에 놓인 질량 100 kg인 물체에 수평방향의 힘 500 N을 가하여 경사면 위로 밀어올린다. 경사면의 마찰계수가 0.2이라면 2m를 움직인 뒤의 물체의 속도는?

  1. 1.1 m/s
  2. 2.1 m/s
  3. 3.1 m/s
  4. 4.1 m/s
(정답률: 22%)
  • 물체에 작용하는 알짜힘을 구해 가속도를 구하고, 등가속도 운동 공식을 통해 최종 속도를 계산합니다.
    경사면 방향의 힘은 수평력의 성분 $500\cos 10^{\circ}$에서 중력 성분 $100 \times 9.8 \sin 10^{\circ}$와 마찰력 $\mu(100 \times 9.8 \cos 10^{\circ} - 500 \sin 10^{\circ})$을 뺀 값입니다.
    ① [기본 공식] $v = \sqrt{2ax}$
    ② [숫자 대입] $v = \sqrt{2 \times 2.21 \times 2}$
    ③ [최종 결과] $v = 2.1$
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97. 그림과 같은 진동계에서 상당 스프링 계수 k는?

  1. k=k1+k2
  3. k=k1×k2
  4. k=k1/k2
(정답률: 44%)
  • 두 개의 스프링이 나란히 배치되어 동일한 변위 $x$를 가지는 병렬 연결 구조입니다.
    병렬 연결된 스프링의 상당 스프링 계수는 각 스프링 계수의 합과 같습니다.
    따라서 상당 스프링 계수는 $k = k_1 + k_2$ 입니다.
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98. 으로 표현되는 조화운동의 고유 진동수는 몇 Hz 인가?

  1. 3π
  2. 3
  3. π/3
  4. 1/3
(정답률: 33%)
  • 주어진 변위 식 $x = \frac{2\pi}{3}\cos(6\pi t + \frac{\pi}{3})$에서 각진동수 $\omega$를 찾아 고유 진동수 $f$를 구하는 문제입니다.
    코사인 함수 내부의 $t$ 계수가 각진동수 $\omega$이며, 진동수 $f$는 $\omega$를 $2\pi$로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{\omega}{2\pi}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{6\pi}{2\pi}$
    ③ [최종 결과] $f = 3$
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99. 질량 m 인 자동차가 아래 그림과 같이 반경 R 인 원궤도 내부로 진입하여 최고점 A를 무사히(아래로 떨어지지 않고)통과하고자 한다. 이를 위하여 필요한 자동차의 진입속도 vo의 최소값은? (단, 원 궤도와 자동차 타이어와의 마찰 및 공기저항은 무시한다.)

  1. √gR
  2. √3gR
  3. √5gR
  4. √7gR
(정답률: 5%)
  • 자동차의 진입 속도 $v_0$와 최고점 A에서의 속도 $v_A$ 사이의 에너지 보존 법칙과, 최고점에서 떨어지지 않기 위한 최소 속도 조건을 이용합니다.
    최고점에서 원심력이 중력과 같을 때 최소 속도 $v_A = \sqrt{gR}$이며, 에너지 보존 법칙에 의해 $\frac{1}{2}mv_0^2 = \frac{1}{2}mv_A^2 + mg(2R)$이 성립합니다.
    ① [기본 공식] $v_0 = \sqrt{v_A^2 + 4gR} = \sqrt{gR + 4gR}$
    ② [숫자 대입] $v_0 = \sqrt{5gR}$
    ③ [최종 결과] $v_0 = \sqrt{5gR}$
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100. 질량 10kg인 블록이 수평면 위를 미끄러져 완충기에 부딪친다. 12 m/s의 초기 속도로 움직이며 블록과 바닥사이의 마찰 계수는 0.2이고 완충기와는 20m 떨어져 있다. 완충기에 부딪치기 직전의 속도는 몇 m/s 인가? (단, 완충기의 질량은 무시한다.)

  1. 3.1
  2. 5.9
  3. 8.1
  4. 12
(정답률: 38%)
  • 마찰력이 작용하는 수평면에서 블록의 속도 변화는 에너지 보존 법칙 또는 등가속도 운동 방정식을 통해 구할 수 있습니다. 마찰 가속도 $a = \mu g$가 속도를 감소시킵니다.
    ① [기본 공식] $v = \sqrt{v_{0}^{2} - 2\mu gx}$
    ② [숫자 대입] $v = \sqrt{12^{2} - 2 \times 0.2 \times 9.8 \times 20}$
    ③ [최종 결과] $v = 8.1 \text{ m/s}$
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