사각.. 사각...

무언가 자르는 소리가 나는데...

사각.. 사각.. 사각...

선배, 여기서 뭐 해요?

가위로 종이를 자르고 있지.

예전에 물리, 화학 실험강의마다

그래프를 인쇄해 보고서에 잘라 붙였는데 말야.

지금 생각하면 그냥 컴퓨터로 넣어서

한꺼번에 인쇄할 걸 그랬어.

그야 카피할까 봐 일부러 손으로 붙이게

시키기도 하지요.

그런데 말야.

종이는 왜 잘릴까?

가위를 자세히 보면

두 날이 종이를 양옆에서 눌러

종이를 반대방향으로 밀어내

자르지 않나요?

그래.

그리고 그 누르는 건

단순히 압축하고 인장하는 힘과는 달라.

누르고 당기는 힘이 아니라

직각 방향으로 쏠리게 만드는 힘이지.

반죽을 밀대로 밀면

아래로 눌리기도 하지만

옆으로 쓸리기도 하잖아요.

그런 힘을 뭐라고 부를까요?

전단력(Shear Force)이라고 부르지.

전단력은 표면에 접선 방향으로 작용해.

전단력이 만드는 응력은

당연히 전단응력(Shear Stress)이고.

전단응력은 타우(τ)로 써.

전단응력은 그럼

옆으로 생기는 응력이군요?

그렇게 말하면 부족하지.

처음 들으면 헷갈리기 쉽지만,

전단응력은 가로방향 축응력과 전혀 달라.

누르고 당기는 게 아니라

뒤트는 응력이야.

그럼 전단응력 크기는

어떻게 구하죠?

힘/넓이는 알겠는데요.

어느 넓이를 말하는 거죠?

주로 부재의 단면적을 말하지

아래 그림을 보면

평균 전단응력은 P/A지.

모든 단면적에 전단응력이 균일하지는 않아서

'평균 전단응력'이라 할게.

(원한다면 균일분포로 가정할 수도 있고)

다만 그림과 같은 전단은

이중전단(Double Shear)라 부르는데

여기서 한 단면적에 걸리는 힘은

P/2라는 점을 조심해

그리고 축응력과 마찬가지로

변형률이 존재해

전단변형률(Shear Strain)이라 하고 감마(γ)로 써.

찌그러져 변하는 각도로 계산하지.

솔직히 축방향 변형률에 비해 크게 중요하진 않아.

(물론 시험에 나올 확률은 늘 있지)

응력과 변형률이 있다면

탄성계수도 있나요?

물론이지.

시그마-입실론(축방향 응력-변형률) 식처럼

전단에도 훅의 법칙이 있지.

인장 탄성계수는 E고

여기서는 G네요.

전단탄성계수(Shear Modulus of Elasticity)는

인장 탄성계수처럼 압력, 응력과 단위가 같아

알루미늄의 전단탄성계수는

약 28GPa야.

그리고 인장탄성계수와 전단탄성계수 사이 관계는

아래 식과 같아. 한 번쯤 외워두라고.

기사시험에도 나오니까.

(υ는 푸아송 비율)

인장응력과 전단응력은 그럼 무관한가요?

응력을 만드는 힘의 방향이 아주 다른데요.

후후... 관계가 있지..

아주 재미있는 관계가...