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Title [Chloe Kim] Rotation 문제 질문
Chloe 선생님의 The High-end AP Physics C-Mechanics 문제풀이 MCQ Part 1 16
Author sji*** Date Posted 2024-03-24 오전 2:09:06

안녕하세요. Rotation 3 강의에 나오는 Plank랑 Hinge가 있는데, Hinge가 Plank에 exert하는 force는 무시해도 Tension Force는 바뀌지 않는건가요? 다른 유사문제에 Hinge Force가 계속 언급이 되어서 문의드립니다 (Hinge Force가 등장하는 문제 하나를 첨부해놓았습니다). 


2. 그리고 만약 Hinge Force가 문제푸는 과정에 들어가야 한다면,  Hinge Force의 방향은 Tension Force의 magnitude에 관계없이 위쪽으로 향하게 되나요? 첨부된 사진에 나오는 문제를 봤을때 rod 오른쪽 끝에 force가 exert 되고 있으니, 왼쪽 끝에서 hinge가 exert하고 있는 force가 밑으로 향하거나 없으면 torque가 생겨서 equilibrium이 성립이 안되지 않나요? 


3. 마지막으로 Rod가 nonuniform density를 가지고 있다면 center of mass와 pivot에서 거리가 바뀌기 때문에 torque도 바뀌게 되나요?


답변 부탁드립니다. 감사합니다.

Attachment ScreenShot2024-03-22at22.54.19.png
2024-03-28 오전 9:22:08

안녕하세요! 

 

1. 학생 분 말대로 hinge force가 존재합니다! 

다만 이 문제에서 무시를 했던 이유는 "torque exerted by hing force about the pivot"이 0이기 때문입니다. 

Torque = force (perpendicular component)* distance to pivot 이죠?

Hinge(pivot)까지 거리가 0이기 때문에, hinge force에 의한 토크는 0이 됩니다!

 

2. Hing force의 vertical component의 방향은 다른 force들에 의해 결정이 됩니다. 

개념강의에서 static  equilibrium일 때에는 어디를 pivot으로 잡아서 계산해도 항상 net torque는 0이 되어야 한다고 얘기한 적이 있습니다. 가운데 혹은 오른쪽 끝을 pivot으로 잡고 토크를 계산했을 때 net torque가 캔슬돼서 0이 되는 방향으로 hinge에 vertical force가 생기게 됩니다!

 

3. 네 맞습니다 :) center of mass 위치가 바뀌면 gravity 그려주는 위치도 바뀌기 때문에 distance to pivot이 달라져서 "torque exerted by gravity"도 바뀌게 됩니다!!

 

도움 되셨기를 바랍니다 :)

-클로이쌤-

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