뉴턴의 제3법칙이 법칙이 기계 설계에 어떻게 적용되는지 예를 들어 설명해주세요.
뉴턴의 제3법칙(작용-반작용 법칙)을 설명하고, 이 법칙이 기계 설계에 어떻게 적용되는지 예를 들어 설명해주세요. 감사합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
뉴턴의 제 3법칙인 작용-반작용 법칙은 어떤 물체가 다른 물체에 힘(작용)을 가하면 다른 물체는 이 물체에게 크기는 같고 방향은 반대인 힘(반작용)을 가한다는 것입니다. 모든 힘은 항상 쌍으로 존재합니다.
이 법칙은 기계 설계에 근본적으로 적용됩니다. 예를들어, 구조물에서 한 부품이 다른 부품에 힘을 가하면 그 반대 방향으로 같은 크기의 반작용 힘이 발생합니다. 볼트나 용접으로 연결된 두 부품이 힘을 받을때 각 부품과 연결부는 이 작용-반작용 힘의 균형을 통해 안정성을 유지합니다. 또한 엔진 실린더에서 폭발력이 피스톤을 미는 작용이 있으면 실린더 벽에도 같은 크기의 반작용 힘이 가해집니다. 이러한 작용 - 반작용을 정확히 계산하여 부품의 강도와 시스템의 안정성을 확보하는 것이 기계 설계의 핵심입니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
뉴턴 제 3법칙은
일명 작용-반작용 의 법칙으로
모든 작용에 대해
크기는 같고 방향은 반대인 반작용이 존재한다는 법칙으로
어떤 사람이 물체를 100 킬로그램의 힘으로 때리면
그 물체도 역시 같은 힘으로 사람을 때린다 는 결과를 가지는 건데요.
우주에서도 행성과 항성을 볼 때
행성 만 항성에 끌리는 것이 아닌, 항성 또한 행성에 이끌리는 것도 같은 맥락으로 볼 수 있습니다.
기계설계에 적용 예로
항공기 설계에 응용됩니다
항공기가 공기를 통해 움직이는 경우
항공기와 공기 사이에는 작용/ 반작용 법칙이 적용되는데요
항공기 엔진과 날개는 공기에 힘을 가하며
반대로 공기도 항공기에 힘을 가합니다.
여기의 힘의 균형은 항공기 비행을 유지/ 제어 하는데 중요하기에
항공기 기체설계 및 엔진추력 설계에 적용됩니다.
자동차 설계에서도 적용된ㄴ데요
자동차가 도로위에서 움직일 경우
타이어와 도로사이 작용/반작용 법칙이 적용됩니다.
타이어는 도로에 힘을 가하고
반대로 도로도 타이어에 힘을 가하기에
이런 힘의 균형이 차량 움직임과 속도를 조절하기에
차량 바퀴측 설계 차체의 설계, 타이어 설계에 까지 적용됩니다.
이외에도
항공우주분야 로켓발사 또한 엔진을 통해 발생하는 추력에 대한 반작용으로 우주선이 올라가며
로봇 분야에서도 로봇의 동작원리 와 안정성을 이해하기 위해 작용/반작용 법칙을 고려해야됩니다.
뉴턴의 제3법칙은 "모든 작용에는 크기가 같고 반대 방향인 반작용이 있다"는 원리입니다.
물체 A가 물체 B에 힘을 가하면 물체 B도 물체 A에 동일한 크기의 반대 방향 힘을 가한다는 원리인데요.
기계 설계에서는 이 법칙을 이용해 구조물의 안정성을 보장하게 됩니다. 예를 들어 설명해드리면 로켓 발사 시 엔진이 땅을 밀어내는 힘(작용)과 동일하게 땅이 로켓을 밀어올리는 힘(반작용)이 발생하여 로켓이 상승하게 됩니다. 또한 자동차 설계에서 충돌 시 발생하는 힘을 분산시켜 탑승자를 보호하는 데도 이 법칙이 적용됩니다.안녕하세요. 안다람 전문가입니다.
뉴턴의 3법칙은 모든 작용에는 반작용이 있으며 그 크기가 같고 방향이 반대인 힘으로 정의합니다.
기계에 적용되는 사례는 엔진의 작용과 반작용이 있으며 엔진의 힘이 바퀴에 힘을 전달하면 바퀴는 엔진에 반대 방향으로 동일한 크기의 반작용을 가하는 원리로 자동차가 움직이게 됩니다.