분야
pdf2. 스트레인 게이지 (Strain gage)
3. 휘이트스톤 브릿지 (Wheatstone Bridge)
4. 측정 실험
5. 과제 내용
힘은 다음 식과 같이 Newton의 운동법칙에서 정의되는 물리량이다.
)(mvdtdF= (식1)
힘의 크기를 직접적으로 측정하는 방법은 없으나, 힘의 작용으로 발생하는 현상을 이용하여 힘을 측정한다. 힘의 작용으로 발생하는 현상은 운동을 하고 있는 물체는 운동의 변화를 측정하면 될 것이고 운동을 하지 않고 있는 물체는 물체의 변형을 측정함으로써 힘의 크기를 측정할 수 있다. 기계공학 관련 분야에서는 힘의 측정이 매우 중요하게 취급된다. 본 실험에서는 힘의 측정을 물체의 변형을 이용하여 측정하는 방법에 관하여 기초 이론과 함께 실험을 진행한다.
힘이 작용하였을 때 물체가 변형하는 상태에 관한 이론적인 내용은 고체역학을 통하여 이미 소개되었듯이 물체의 형상에 따라 다양하다. 본 실험에서는 보의 변형을 이용하여 힘을 측정하는 방법에 관한 기초 이론을 소개한다. 물체의 변형을 측정하기 위한 센서로서는 가장 일반적으로 사용하고 있는 스트레인 게이지를 사용할 것이며 신호처리와 디지털 변환은 컴퓨터 자료획득장치(DAQ)를 사용할 것이다. 측정된 자료의 출력과 저장은 그래픽 언어 프로그램인 Labview를 사용한다. 따라서 실험을 시작하기 전 학생들은 보의 변형에 관한 기초 이론, 컴퓨터 자료획득장치 및 Labview 프로그램에 관한 기초적인 지식과 사용 방법을 반드시 숙지하여야 할 필요가 있다.
고체역학에서 소개되었듯이 한쪽 끝이 고정되어 있는 외팔보의 자유단 끝에 하중을 걸면 보는 변형을 일으킨다. 외팔보가 집중하중을 받을 때 외팔보 전체에는 이론적으로 순수 굽힘모멘트가 발생한다. 외팔보가 하중을 받는 상태는 위의 그림과 같다.
위의 그림에서 고정된 끝으로부터 길이, a 지점에 집중력, P를 받는 보에서 발생하는 굽힘모멘트, 을 구하면 bM
PaMb= (식2)
순수 굽힘모멘트를 받는 보에 발생하는 변형을 계산하기 위해 다음
