일반기계기사 필기 2015년 4회 기출문제 정답 및 해설

1번

그림과 같이 지름과 재질이 다른 3개의 원통을 끼워 조합된 구조물을 만들어 강판 사이에 의 P의 압축하중을 작용시키면 ①번 림의 재료에 발생되는 응력(σ1)은?(단, E1, E2, E3와 A1, A2, A3는 각각 ①, ②, ③번의 세로탄성계수와 단면적이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 직렬로 조합된 서로 다른 재질·단면의 원통에 압축하중이 작용할 때는 변형량이 같다는 적합조건(δ1=δ2=δ3)과 힘의 평형(P=P1+P2+P3는 아니고 직렬이므로 각 부재에 동일 하중이 전달되는 구조에 따라 다름)을 함께 적용하여 각 부재의 응력을 구하며, 그 결과가 보기 ③의 식과 일치합니다.

2번

사각단면의 폭이 10cm 이고 높이가 8cm 이며, 길이가 2m인 장주의 양 끝이 회전형으로 고정되어 있다. 이 장주의 좌굴하중은 약 몇 kN 인가?(단, 장주의 세로탄성계수는 10GPa 이다.)

1. 67.45

2. 106.28

3. 186.88

4. 257.64

정답 2번

해설. 양단 회전(힌지) 장주의 오일러 좌굴하중 Pcr=π²EI/L²이며, 약축 단면 2차모멘트 I=bh³/12=10×8³/12=426.7cm⁴를 대입하면 Pcr≈106 kN 입니다.

3번

원통형 코일스프링에서 코일 반지름 R, 소선의 지름 d, 전단탄성계수 G라고 하면 코일 스프링 한 권에 대해서 하중 P가 작용할 때 비틀림 각도 Φ를 나타내는 식은?

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. 코일스프링 한 권의 비틀림각은 소선의 비틀림 변형 Φ=T·(2πR)/(GIp)=P·R·2πR/(G·πd⁴/32)=64PR²/(Gd⁴) 형태로 표현되며, 이를 나타낸 보기 ④가 정답입니다.

4번

그림과 같은 균일단면을 갖는 부정정보가 단순 지지단에서 모멘트 Mo를 받는다. 단순 지지단에서의 반력 Ra는?(단, 굽힘강성 EI는 일정하고 자중은 무시한다.)

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 단순지지단에 모멘트 M0가 작용하는 부정정보는 처짐 적합조건(단순지지단의 처짐이 0)을 카스틸리아노 정리 등으로 풀어 반력을 구하며, 그 결과가 보기 ②의 식과 일치합니다.

5번

그림과 같은 외팔보가 균일분포하중 ω를 받고 있을 때 자유단의 처짐 δ는 얼마인가?(단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 등분포하중 ω를 받는 외팔보 자유단 처짐의 표준식은 δ=ωL⁴/8EI이며, 이를 나타낸 보기 ③이 정답입니다.

6번

그림과 같은 보에 C에서 D까지 균일분포하중 ω가 작용하고 있을 때, A점에서의 반력 RA및 B점에서의 반력 RB는?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. C~D 구간에만 등분포하중이 작용하는 단순보는 하중의 합력(ωΔL)을 그 구간 중앙에 작용시킨 등가 집중하중으로 보고 모멘트 평형·힘의 평형을 적용해 RA, RB를 구하며, 그 결과가 보기 ③의 식과 일치합니다.

7번

보에서 원형과 정사각형의 단면적이 같을 때, 단면계수 비 Z1/Z2는 약 얼마인가?(단, 여기에서 Z1은 원형 단면의 단면계수, Z2는 정사각형 단면의 단면계수이다.)

1. 0.531

2. 0.846

3. 1.258

4. 1.182

정답 2번

해설. 단면적이 같을 때 원형 Z1=πd³/32, 정사각형 Z2=a³/6이며 πd²/4=a²에서 a=d√π/2로 치환하면 Z1/Z2≈0.846 입니다.

8번

직사각형[b×h] 단면을 가진 보의 곡률

에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 폭(b)의 2승에 반비례 한다.

2. 폭(b)의 3승에 반비례 한다.

3. 높이(h)의 2승에 반비례 한다.

4. 높이(h)의 3승에 반비례 한다.

정답 4번

해설. 굽힘에서 곡률 1/ρ=M/EI이고 I=bh³/12이므로 곡률은 높이(h)의 3제곱에 반비례합니다.

9번

균일 분포하중 ω = 200 N/m가 작용하는 단순 지지보의 최대 굽힘응력은 몇 MPa인가?(단, 보의 길이는 2 m이고 폭×높이 = 3 cm×4 cm인 사각형 단면이다.)

1. 12.5

2. 25.0

3. 14.9

4. 17.0

정답 1번

해설. 최대굽힘모멘트 M=ωL²/8=200×2²/8=100N·m, 단면계수 Z=bh²/6=3×4²/6=8cm³이므로 굽힘응력 σ=M/Z=100/8×10⁻⁶=12.5MPa 입니다.

10번

원형 단면축이 비틀림을 받을 때, 그 속에 저장되는 탄성 변형에너지 U는 얼마인가?(단, T : 토크, L : 길이, G : 가로탄성계수, Ip : 극관성모멘트, I : 관성모멘트, E : 세로탄성계수)

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. 비틀림을 받는 축의 탄성 변형에너지는 U=T²L/(2GIp)이며, 이를 나타낸 보기 ④가 정답입니다.

11번

보에 작용하는 수직전단력을 V, 단면 2차 모멘트는 I, 단면 1차 모멘트는 Q, 단면폭을 b라고 할 때 단면에 작용하는 전단응력(τ)의 크기는?(단, 단면은 직사각형이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 1번

해설. 직사각형 단면의 전단응력은 τ=VQ/(Ib) 공식으로 표현되며, 이를 나타낸 보기 ①이 정답입니다.

12번

그림과 같은 분포하중을 받는 단순보의 m-n 단면에 생기는 전단력의 크기는 얼마인가?(단, q = 300 N/m이다.)

1. 300N

2. 250N

3. 167N

4. 125N

정답 4번

해설. 분포하중을 반력으로 치환해 m-n 단면 왼쪽(또는 오른쪽) 부분의 힘 평형을 적용하면 그 단면의 전단력은 125N으로 계산됩니다.

13번

지름이 d인 연강환봉에 인장하중 P가 주어졌다면 지름 감소량(δ)은?(단, 재료의 탄성계수는 E, 포아송 비는 v이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. 인장 시 지름 감소량은 포아송비 관계식 δ=ν·εlong·d=ν·(P/AE)·d=4νPd/(πd²E)=4νP/(πdE) 형태로 표현되며, 이를 나타낸 보기 ④가 정답입니다.

14번

그림과 같이 축방향으로 인장하중을 받고 있는 원형 단면봉에서 θ의 각도를 가진 경사단면에 전단응력 (τ)과 수직응력(σ)이 작용하고 있다. 이때 전단응력 τ가 수직응력 σ의

이 되는 경사단면의 경사각 (θ)은?

1.

2.

3.

4.

정답 1번

해설. 단축 인장 시 경사각 θ인 단면의 응력은 σθ=σcos²θ, τθ=σsinθcosθ이므로 τ/σ=tanθ가 되며, 주어진 비율을 만족하는 각도가 보기 ①입니다.

15번

그림과 같이 지름이 다른 두 부분으로 된 원형축에 비틀림 토크(T) 680N·m 가 B점에 작용할 때 최대 전단응력은 얼마인가?(단, 전단탄성계수 G=80GPa이다.)

1. 19.0 MPa

2. 38.1 MPa

3. 50.6 MPa

4. 25.3 MPa

정답 4번

해설. 각 구간의 극단면계수로 전단응력을 구하면 지름이 작은 구간에서 최대전단응력이 나타나며 계산 결과 약 25.3MPa 입니다.

16번

단면적이 30cm2 길이가 30cm인 강봉이 축방향으로 압축력 P = 21kN을 받고 있을 때, 그 봉속에 저장되는 변형 에너지의 값은 약 몇 N·m인가?(단, 강봉의 세로탄성계수는 210 GPa이다.)

1. 0.085

2. 0.105

3. 0.135

4. 0.195

정답 2번

해설. 압축 변형에너지 U=P²L/(2AE)=21000²×0.3/(2×30×10⁻⁴×210×10⁹)≈0.105 N·m 입니다.

17번

폭이 2 cm이고 높이가 3 cm인 직사각형 단면을 가진 길이 50 cm의 외팔보의 고정단에서 40 cm 되는 곳에 800N의 집중 하중을 작용시킬 때 자유단의 처짐은 약 몇 μm 인가?(단, 외팔보의 세로탄성계수는 210 GPa이다.)

1. 0.074

2. 0.25

3. 1.48

4. 12.52

정답 2번

해설. 고정단에서 40cm 지점에 하중이 작용하는 외팔보의 자유단 처짐은 중첩법(그 지점까지의 처짐+그 지점 기울기×나머지 길이) 또는 δ=Pa²(3L-a)/6EI로 구하며, 주어진 값들을 대입한 결과가 보기 ②에 해당합니다.

18번

지름 10 mm 인 환봉에 1 kN의 전단력이 작용할 때 이 환봉에 걸리는 전단응력은 약 몇 MPa인가?

1. 6.36

2. 12.73

3. 24.56

4. 32.22

정답 2번

해설. 평균전단응력 τ=V/A=1000/(π/4×10²)≈12.73MPa 입니다.

19번

지름 2 cm, 길이 20 cm인 연강봉이 인장하중을 받을 때 길이는 0.016 cm 만큼 늘어나고 지름은 0.0004 cm 만큼 줄었다. 이 연강봉의 포아송 비는?

1. 0.25

2. 0.3

3. 0.33

4. 4

정답 1번

해설. 세로변형률 εlong=0.016/20=0.0008, 가로변형률 εlat=0.0004/2=0.0002이므로 포아송비 ν=εlat/εlong=0.25 입니다.

20번

반원 부재에 그림과 같이 0.5 R 지점에 하중 P가 작용할 때 지지점 B에서의 반력은?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 반원 부재에 0.5R 위치의 하중 P에 대한 지지점 B 반력은 모멘트 평형으로 구하며, 그 결과가 보기 ③의 식과 일치합니다.

21번

이상기체의 엔탈피가 변하지 않는 과정은?

1. 가역단열과정

2. 비가역단열과정

3. 교축과정

4. 정적과정

정답 3번

해설. 교축(throttling)과정은 등엔탈피 과정으로, 유체가 좁은 통로를 지나며 압력은 떨어지지만 엔탈피는 변하지 않습니다.

22번

어느 이상기체 1 kg을 일정 체적 하에 20℃로부터 100℃로 가열하는데 836 kJ의 열량이 소요되었다. 이 가스의 분자량이 2라고 한다면 정압비열은?

1. 약 2.09 kJ/kg℃

2. 약 6.27 kJ/kg℃

3. 약 10.5 kJ/kg℃

4. 약 14.6 kJ/kg℃

정답 4번

해설. 정적비열 Cv=Q/(mΔT)=836/(1×80)=10.45kJ/kg·K, 기체상수 R=8.314/2=4.157kJ/kg·K이므로 정압비열 Cp=Cv+R≈14.6kJ/kg·K 입니다.

23번

증기터빈으로 질량 유량 1 kg/s, 엔탈피 h1 = 3500 kJ/kg의 수증기가 들어온다. 중간 단에서 h2 = 3100 kJ/kg의 수증기가 추출되며 나머지는 계속 팽창하여 h3 = 2500 kJ/kg 상태로 출구에서 나온다면, 중간 단에서 추출되는 수증기의 질량 유량은?(단, 열손실은 없으며, 위치 에너지 및 운동에너지의 변화가 없고, 총 터빈 출력은 900kW이다.)

1. 0.167 kg/s

2. 0.323 kg/s

3. 0.714 kg/s

4. 0.886 kg/s

정답 1번

해설. 에너지 균형 900=ṁ_extract×(h1-h2)+(ṁ1-ṁ_extract)×(h1-h3)에 값을 대입해 풀면 ṁ_extract≈0.167kg/s 입니다.

24번

열역학 제 2법칙에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 효율이 100%인 열기관은 얻을 수 없다.

2. 제 2종의 영구 기관은 작동 물질의 종류에 따라 가능하다.

3. 열은 스스로 저온의 물질에서 고온의 물질로 이동하지 않는다.

4. 열기관에서 작동 물질이 일을 하게 하려면 그보다 더 저온인 물질이 필요하다.

정답 2번

해설. 제2종 영구기관(외부에 아무 영향 없이 열을 모두 일로 바꾸는 기관)은 작동물질의 종류와 무관하게 열역학 제2법칙에 의해 항상 불가능하므로, '작동 물질의 종류에 따라 가능하다'는 설명이 틀립니다.

25번

튼튼한 용기 안에 100 kPa, 30℃의 공기가 5 kg 들어있다. 이 공기를 가열하여 온도를 150℃로 높였다. 이 과정 동안에 공기에 가해준 열량을 구하면?(단, 공기의 정적 비열 및 정압 비열은 각각 0.717 kJ/kg·K 와 1.004 kJ/kg·K 이다.)

1. 86.0 kJ

2. 120.5 kJ

3. 430.2 kJ

4. 602.4 kJ

정답 3번

해설. 정적가열 Q=mCvΔT=5×0.717×120=430.2kJ 입니다.

26번

이상기체의 등온 과정에서 압력이 증가하면 엔탈피는?

1. 증가 또는 감소

2. 증가

3. 불변

4. 감소

정답 3번

해설. 이상기체는 엔탈피가 온도만의 함수이므로 등온과정에서는 압력이 변해도 엔탈피는 불변입니다.

27번

절대온도가 T1, T2 인 두 물체 사이에 열량 Q가 전달될 때 이 두 물체가 이루는 계의 엔트로피 변화는?(단, T1 > T2 이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. 고온물체(T1)는 -Q/T1, 저온물체(T2)는 +Q/T2의 엔트로피 변화를 가지므로 계 전체의 엔트로피 변화는 Q(1/T2-1/T1) 형태이며, 이를 나타낸 보기 ④가 정답입니다.

28번

시스템의 경계 안에 비가역성이 존재하지 않는 내적 가역과정을 온도-엔트로피 선도 상에 표시하였을 때, 이 과정 아래의 면적은 무엇을 나타내는가?

1. 일량

2. 내부에너지 변화량

3. 열전달량

4. 엔탈피 변화량

정답 3번

해설. 내적 가역과정에서 T-S선도 상 곡선 아래 면적은 ∫TdS=열전달량(Qrev)을 의미합니다.

29번

정압비열이 0.931 kJ/kg·K이고, 정적비열이 0.666 kJ/kg·K 인 이상기체를 압력 400 kPa, 온도 20℃로서 0.25 kg을 담은 용기의 체적은 약 몇 m3 인가?

1. 0.0213

2. 0.0265

3. 0.0381

4. 0.0485

정답 4번

해설. R=Cp-Cv=0.265kJ/kg·K이므로 이상기체 상태방정식으로 체적 V=mRT/P=0.25×0.265×293/400≈0.0485m³ 입니다.

30번

기체의 초기압력이 20kPa, 초기체적이 0.1m3 인 상태에서부터 "PV=일정"인 과정으로 체적이 0.3m3 로 변했을 때의 일량은 약 얼마인가?

1. 2200 J

2. 4000 J

3. 2200 kJ

4. 4000 kJ

정답 1번

해설. 등온과정(PV=일정)의 일량 W=P1V1ln(V2/V1)=20000×0.1×ln3≈2200 J 입니다.

31번

분자량이 28.5인 이상기체가 압력 200 kPa, 온도 100℃ 상태에 있을 때 비체적은?(단, 일반기체상수 = 8,314 kJ/kmol·K 이다.)

1. 0.146 kg/m3

2. 0.545 kg/m3

3. 0.146 m3/kg

4. 0.545 m3/kg

정답 4번

해설. 기체상수 R=8314/28.5≈291.7 J/kg·K이므로 비체적 v=RT/P=291.7×373/200000≈0.545 m³/kg 입니다.

32번

고온 측이 20℃, 저온 측이 -15℃인 Carnot 열펌프의 성능계수 (COPH)를 구하면?

1. 8.38

2. 7.38

3. 6.58

4. 4.28

정답 1번

해설. 카르노 열펌프 COPH=TH/(TH-TL)=293/(293-258)≈8.38 입니다.

33번

밀폐 단열된 방에 다음 두 경우에 대하여 가정용 냉장고를 가동시키고 방안의 평균온도를 관찰한 결과 가장 합당한 것은?

a) 냉장고의 문을 열었을 경우
b) 냉장고의 문을 닫았을 경우

1. a), b) 경우 모두 방안의 평균온도는 감소한다.

2. a), b) 경우 모두 방안의 평균온도는 상승한다.

3. a), b)의 경우 모두 방안의 평균온도는 변하지 않는다.

4. a)의 경우는 방안의 평균온도는 변하지 않고, b)의 경우는 상승한다.

정답 2번

해설. 밀폐 단열된 방 안에서 냉장고를 가동하면 압축기의 소비 일이 결국 열로 방출되어 두 경우(문을 열든 닫든) 모두 방 전체의 평균 온도는 상승합니다.

34번

피스톤-실린더 장치 안에 300 kPa, 100℃의 이산화탄소 2 kg이 들어있다. 이 가스를 PV1.2 = constant인 관계를 만족하도록 피스톤 위에 추를 더해가며 온도가 200℃가 될 때까지 압축하였다. 이 과정 동안의 열전달량은 약 몇 kJ인가?(단, 이산화탄소의 정적비열 (Cv) = 0.653 kJ/kg·K 이고, 정압비열 (Cp) = 0.842 kJ/kg·K 이며, 각각 일정하다.)

1. -189

2. -58

3. -20

4. 130

정답 2번

해설. 폴리트로픽 압축일 W=mR(T1-T2)/(n-1)=2×0.189×(-100)/0.2=-189kJ, 내부에너지변화 ΔU=mCvΔT=2×0.653×100=130.6kJ이므로 열전달량 Q=ΔU+W=130.6-189≈-58kJ 입니다.

35번

이상 냉동기의 작동을 위해 두 열원이 있다. 고열원이 100℃이고, 저열원이 50℃이라면 성능계수는?

1. 1.00

2. 2.00

3. 4.25

4. 6.46

정답 4번

해설. 이상 냉동사이클 COP=TL/(TH-TL)=323/(373-323)=6.46 입니다.

36번

-10℃와 30℃ 사이에서 작동되는 냉동기의 최대 성능계수로 적합한 것은?

1. 8.8

2. 6.6

3. 3.3

4. 2.8

정답 2번

해설. 카르노 냉동기 최대성능계수 COP=TL/(TH-TL)=263/(303-263)=6.6 입니다.

37번

이상기체의 폴리트로프(polytrope) 변화에 대한 식이 PVn = C 라고 할 때 다음의 변화에 대하여 표현이 틀린 것은?

1. n = 0 일 때는 정압변화를 한다.

2. n = 1 일 때는 등온변화를 한다.

3. n = ∞ 일 때는 정적변화를 한다.

4. n = k 일 때는 등온 및 정압변화를 한다. (단, k = 비열비이다.)

정답 4번

해설. n=0이면 정압, n=1이면 등온, n=∞이면 정적, n=k(비열비)이면 가역단열(등엔트로피) 변화를 하므로 'n=k일 때 등온 및 정압변화'라는 설명은 틀립니다.

38번

실제 가스터빈 사이클에서 최고온도가 630℃이고, 터빈효율이 80% 이다. 손실 없이 단열팽창 한다고 가정했을 때의 온도가 290℃라면 실제 터빈 출구에서의 온도는?(단, 가스의 비열은 일정하다고 가정한다.)

1. 348℃

2. 358℃

3. 368℃

4. 378℃

정답 2번

해설. 실제 출구온도=T_in-η×(T_in-T_ideal_out)=630-0.8×(630-290)=358℃ 입니다.

39번

밀폐용기에 비내부에너지가 200 kJ/kg인 기체 0.5 kg이 있다. 이 기체를 500W인 전기 가열기로 2분 동안 가열한다면 최종상태에서 기체의 내부에너지는?(단 열량은 기체로만 전달된다고 한다.)

1. 20 kJ

2. 100 kJ

3. 120 kJ

4. 160 kJ

정답 4번

해설. 가열량 Q=500W×120s=60kJ이므로 최종 내부에너지 U2=U1+Q=0.5×200+60=100+60=160kJ 입니다.

40번

클라우지우스(Clausius)의 부등식이 옳은 것은?(단, T는 절대온도, Q는 열량을 표시한다.)

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 클라우지우스 부등식은 사이클 전체에 대해 ∮(δQ/T)≤0으로 표현되며, 등호는 가역, 부등호는 비가역 사이클을 의미합니다.

41번

물의 높이 8cm와 비중 2.95인 액주계 유체의 높이 6 cm를 합한 압력은 수은주 (비중 13.6) 높이의 약 몇 cm에 상당하는가?

1. 1.03

2. 1.89

3. 2.24

4. 3.06

정답 2번

해설. 두 유체기둥의 압력을 수은주 환산하면 h_Hg=(SG_water×h_water+SG_fluid×h_fluid)/SG_Hg=(1×8+2.95×6)/13.6≈1.89cm 입니다.

42번

선운동량의 차원으로 옳은 것은?(단, M : 질량, L : 길이, T : 시간 이다.)

1. MLT

2. ML-1T

3. MLT -1

4. MLT -2

정답 3번

해설. 선운동량=질량×속도이므로 차원은 M·(LT⁻¹)=MLT⁻¹ 입니다.

43번

비중이 0.65인 물체를 물에 띄우면 전체 체적의 몇 %가 물속에 잠기는가?

1. 12

2. 35

3. 42

4. 65

정답 4번

해설. 부력 평형에서 잠긴 비율은 물체의 비중과 같으므로 SG=0.65인 물체는 전체 체적의 65%가 잠깁니다.

44번

2m×2m×2m의 정육면체로 된 탱크 안에 비중이 0.8인 기름이 가득 차 있고, 위 뚜껑이 없을 때 탱크의 옆 한면에 작용하는 전체 압력에 의한 힘은 약 몇 kN 인가?

1. 1.6

2. 15.7

3. 31.4

4. 62.8

정답 3번

해설. 옆면에 작용하는 힘 F=γh̄A=(0.8×9810)×(2/2)×(2×2)≈31.4kN 입니다.

45번

그림과 같이 노즐이 달린 수평판에서 압력계 읽음이 0.49 MPa이었다. 이 관의 안지름이 6cm 이고, 관의 끝에 달린 노즐의 출구 지름이 2cm 라면 노즐 출구에서 물의 분출속도는 약 몇 m/s인가?(단, 노즐에서의 손실은 무시하고, 관 마찰계수는 0.025로 한다.)

1. 16.8

2. 20.4

3. 25.5

4. 28.4

정답 3번

해설. 연속방정식과 관 마찰손실을 포함한 베르누이 방정식을 노즐 입출구에 적용해 풀면 분출속도는 약 25.5 m/s로 계산됩니다.

46번

다음 ΔP, L, Q, ρ 변수들을 이용하여 만든 무차원수로 옳은 것은?(단, ΔP : 압력차, ρ : 밀도, L : 길이, Q : 유량)

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. ΔP, L, Q, ρ로 만들 수 있는 무차원수는 ΔP·L⁴/(ρQ²) 형태(압력차와 관성력의 비)이며, 이를 나타낸 보기 ④가 정답입니다.

47번

그림과 같은 원통 주위의 포텐셜 유동이 있다. 원통 표면상에서 상류 유속과 동일한 유속이 나타나는 위치 (θ)는?

1. 0˚

2. 30˚

3. 45˚

4. 90˚

정답 2번

해설. 원통 주위 포텐셜 유동에서 표면 접선속도는 Vθ=2U sinθ이며, 이 값이 자유흐름속도 U와 같아지는 지점은 sinθ=0.5, 즉 θ=30˚ 입니다.

48번

다음 중 유선(stream line)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 유체의 흐름에 있어서 속도 벡터에 대하여 수직한 방향을 갖는 선이다.

2. 유체의 흐름에 있어서 유동단면의 중심을 연결한 선이다.

3. 유체의 흐름에 있어서 모든 점에서 접선 방향이 속도 벡터의 방향을 갖는 연속적인 선이다.

4. 비정상류 흐름에서만 유동의 특성을 보여주는 선이다.

정답 3번

해설. 유선은 유동장의 모든 점에서 그 점에서의 속도벡터 방향과 접선 방향이 일치하는 연속적인 선으로 정의됩니다.

49번

비중 0.8의 알콜이 든 U 자판 압력계가 있다. 이 압력계의 한 끝은 피토관의 전압부에 다른 끝은 정압부에 연결하여 피토관으로 기류의 속도를 재려고 한다. U 자관의 읽음의 차가 78.8 mm, 대기압력이 1.0266×105 Pa abs, 온도 21℃ 일 때 기류의 속도는?(단, 기체상수 R = 287 N · m/kg · K 이다.)

1. 38.8 m/s

2. 27.5 m/s

3. 43.5 m/s

4. 31.8 m/s

정답 4번

해설. 공기밀도 ρ=P/RT=102660/(287×294)≈1.217kg/m³, 알콜(SG=0.8) 마노미터 압력차 Δp=(ρ_알콜-ρ_공기)gΔh≈617Pa이므로 유속 V=√(2Δp/ρ_공기)≈31.8m/s 입니다.

50번

안지름이 50mm인 180˚ 곡관(bend)을 통하여 물이 5m/s의 속도와 0의 계기압력으로 흐르고 있다. 물이 곡관에 작용하는 힘은 약 몇 N 인가?

1. 0

2. 24.5

3. 49.1

4. 98.2

정답 4번

해설. 180˚ 곡관에서 운동량방정식에 의한 힘 F=ρQ(2V)=1000×(π/4×0.05²×5)×2×5≈98.2N 입니다.

51번

한 변이 30cm인 윗면이 개방된 정육면체 용기에 물을 가득 채우고 일정 가속도(9.8 m/s2)로 수평으로 끌 때 용기 밑면의 좌측 끝단(A 부분)에서의 게이지 압력은?

1. 1470 N/m2

2. 2079 N/m2

3. 2940 N/m2

4. 4158 N/m2

정답 3번

해설. 수평 가속되는 용기에서 가속 반대편(A) 바닥의 게이지압력은 p=ρg·h+ρa·(가속방향 거리에 따른 보정)으로 계산되며, a=g인 이 문제에서는 등가 자유표면이 A쪽 상단(뚜껑)을 지나도록 형성되어 p_A=ρgh=1000×9.8×0.3=2940N/m² 입니다.

52번

지름 5 cm인 원관 내 완전발달 층류유동에서 벽면에 걸리는 전단응력이 4 Pa이라면 중심축과 거리가 1cm인 곳에서의 전단응력은 몇 Pa인가?

1. 0.8

2. 1

3. 1.6

4. 2

정답 3번

해설. 완전발달 층류 원관유동에서 전단응력은 반지름에 비례(τ=τwall×r/R)하므로 r=1cm에서 τ=4×(1/2.5)=1.6Pa 입니다.

53번

익폭 10m, 익현의 길이 1.8m인 날개로 된 비행기가 112 m/s의 속도로 날고 있다. 익현의 받음각이 1˚, 양력계수 0.326, 항력계수 0.0761일 때 비행에 필요한 동력은 약 몇 kW인가?(단, 공기의 밀도는 1.2173 kg/m3이다.)

1. 1172

2. 1343

3. 1570

4. 6730

정답 1번

해설. 동압 q=0.5ρV²=0.5×1.2173×112²≈7636Pa, 항력 D=qSCD=7636×18×0.0761≈10460N이며 소요동력 P=DV≈10460×112≈1172kW 입니다.

54번

수력 기울기선과 에너지 기울기선에 관한 설명 중 틀린 것은?

1. 수력 기울기선의 변화는 총 에너지의 변화를 나타낸다.

2. 수력 기울기선은 에너지 기울기선의 크기보다 작거나 같다.

3. 정압은 수력 기울기선과 에너지 기울기선에 모두 영향을 미친다.

4. 관의 진행방향으로 유속이 일정한 경우 부차적 손실에 의한 수력 기울기선과 에너지 기울기선의 변화는 같다.

정답 1번

해설. 수력기울기선(HGL)은 압력수두+위치수두만을 나타내고 속도수두는 포함하지 않으므로, 총 에너지(속도수두 포함)의 변화를 나타낸다는 설명은 틀립니다.

55번

파이프 내 유동에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 층류인 경우 파이프 내에 주입된 염료는 관을 따라 하나의 선을 이룬다.

2. 레이놀즈 수가 특정 범위를 넘어가면 유체 내의 불규칙한 혼합이 증가한다.

3. 입구 길이란 파이프 입구에서부터 완전 발달된 유동이 시작하는 위치까지의 거리이다.

4. 유동이 완전 발달되면 속도분포는 반지름 방향으로 균일(uniform)하다.

정답 4번

해설. 완전발달유동에서도 속도분포는 반지름 방향으로 균일하지 않고(층류는 포물선, 난류는 대수분포) 벽에서 0, 중심에서 최대가 되므로 '균일하다'는 설명은 틀립니다.

56번

다음 중 질량보존의 법칙과 가장 관련이 깊은 방정식은 어느 것인가?

1. 연속 방정식

2. 상태 방정식

3. 운동량 방정식

4. 에너지 방정식

정답 1번

해설. 질량보존 법칙을 유체역학적으로 표현한 것이 연속방정식(ρAV=일정)입니다.

57번

평판을 지나는 경계층 유동에서 속도 분포를 경계층 내에서는

, 경계층 밖에서는 u = U로 가정할 때, 경계층 운동량 두께 (boundary layer momentum thickness)는 경계층 두께 δ의 몇 배인가?(단, U = 자유흐름 속도, y = 평판으로부터의 수직거리)

1. 1/6

2. 1/3

3. 1/2

4. 7/6

정답 1번

해설. 선형 속도분포 u/U=y/δ를 운동량두께 정의식 θ=∫(u/U)(1-u/U)dy에 대입해 0~δ로 적분하면 θ=δ/6 입니다.

58번

간격이 10 mm인 평행 평판 사이에 점성계수가 14.2 poise 인 기름이 가득 차있다. 아래쪽 판을 고정하고 위의 평판을 2.5 m/s인 속도로 움직일 때, 평판 면에 발생되는 전단응력은?

1. 316 N/cm2

2. 316 N/m2

3. 355 N/m2

4. 355 N/cm2

정답 3번

해설. 전단응력 τ=μV/h=(14.2×0.1)×2.5/0.01=1.42×2.5/0.01=355 N/m² 입니다.

59번

어뢰의 성능을 시험하기 위해 모형을 만들어서 수조 안에서 24.4 m/s의 속도로 끌면서 실험하고 있다. 원형(prototype)의 속도가 6.1 m/s라면 모형과 원형의 크기 비는 얼마인가?

1. 1 : 2

2. 1 : 4

3. 1 : 8

4. 1 : 10

정답 2번

해설. 수중 항체는 점성력이 지배적이므로 레이놀즈수를 일치시키면 VmLm=VpLp가 되어 Lm/Lp=Vp/Vm=6.1/24.4=1/4, 즉 모형:원형=1:4 입니다.

60번

로 표시되는 Bernoulli의 방정식에서 우변의 상수값에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

1. 지면에서 동일한 높이에서는 같은 값을 가진다.

2. 유체 흐름의 단면상의 모든 점에서 같은 값을 가진다.

3. 유체 내의 모든 점에서 같은 값을 가진다.

4. 동일 유선에 대해서는 같은 값을 가진다.

정답 4번

해설. 베르누이 방정식의 우변 상수(수두의 합)는 동일한 유선을 따라 이동할 때만 일정하게 유지됩니다.

61번

탄소강의 기계적 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 아공석강의 인장강도, 항복점은 탄소함유량의 증가에 따라 증가한다.

2. 인장강도는 공석강이 최고이고, 연신율 및 단면수축률은 탄소량과 더불어 감소한다.

3. 온도가 증가함에 따라 인장강도, 경도, 항복점은 항상 저하한다.

4. 재료의 온도가 300℃ 부근으로 되면 충격치는 최소치를 나타낸다.

정답 3번

해설. 탄소강은 약 200~300℃ 부근에서 청열취성으로 오히려 강도가 일시적으로 높아졌다가 그 이후 온도 상승에 따라 저하되므로, '항상 저하한다'는 설명은 틀립니다.

62번

구상흑연 주철에서 흑연을 구상으로 만드는 데 사용하는 원소는?

1. Cu

2. Mg

3. Ni

4. Ti

정답 2번

해설. 구상흑연주철에서 흑연을 구상화시키는 데 사용하는 대표적 원소는 Mg(마그네슘)입니다.

63번

다음 중 강의 상온 취성을 일으키는 원소는?

1. P

2. Si

3. S

4. Cu

정답 1번

해설. 인(P)은 강의 상온취성(냉간취성)을 일으키는 대표적인 원소입니다.

64번

담금질한 강의 여린 성질을 개선하는 데 쓰이는 열처리법은?

1. 뜨임처리

2. 불림처리

3. 풀림처리

4. 침탄처리

정답 1번

해설. 담금질로 경화되어 취약해진 강의 인성을 회복시키는 열처리는 뜨임(tempering)입니다.

65번

고속도강에 대한 설명으로 톨린 것은?

1. 고온 및 마모저항이 크고 보통강에 비하여 고온에서 3~4배의 강도를 갖는다.

2. 600℃ 이상에서도 경도 저하 없이 고속절삭이 가능하며 고온경도가 크다.

3. 18-4-1형을 주조한 것은 오스테나이트와 마텐자이트 기지에 망상을 한 오스테나이트와 복합탄화물의 혼합조직이다.

4. 열전달이 좋아 담금질을 위한 예열이 필요없이 가열을 하여도 좋다.

정답 4번

해설. 고속도강은 열전도율이 낮아 급열·급냉 시 균열이 생기기 쉬우므로 담금질 전 반드시 예열이 필요하며, '예열이 필요 없다'는 설명은 틀립니다.

66번

다음 중 가공성이 가장 우수한 결정격자는?

1. 면심입방격자

2. 체심입방격자

3. 정방격자

4. 조밀육방격자

정답 1번

해설. 면심입방격자(FCC)는 슬립계가 많아 가공성(연성)이 가장 우수한 결정격자입니다.

67번

고강도 합금으로 항공기용 재료에 사용되는 것은?

1. 베릴륨 동

2. 알루미늄 청동

3. Naval brass

4. Extra Super Duralumin(ESD)

정답 4번

해설. 항공기용 고강도 재료로는 초초두랄루민(ESD, Extra Super Duralumin)이 대표적으로 사용됩니다.

68번

고체 내에서 온도변화에 따라 일어나는 동소변태는?

1. 첨가원소가 일정량 초과할 때 일어나는 변태

2. 단일한 고상에서 2개의 고상이 석출되는 변태

3. 단일한 액상에서 2개의 고상이 석출되는 변태

4. 한 결정구조가 다른 결정구조로 변하는 변태

정답 4번

해설. 동소변태란 동일한 물질이 온도에 따라 하나의 결정구조에서 다른 결정구조로 바뀌는 변태를 말합니다.

69번

오스테나이트형 스테인리스강의 대표적인 강종은?

1. S80

2. V2B

3. 18-8형

4. 17-10P

정답 3번

해설. 오스테나이트계 스테인리스강의 대표 강종은 18Cr-8Ni계인 18-8형입니다.

70번

합금주철에서 특수합금 원소의 영향을 설명한 것으로 틀린 것은?

1. Ni은 흑연화를 방지한다.

2. Ti은 강한 탈산제이다.

3. V은 강한 흑연화 방지 원소이다.

4. Cr은 흑연화를 방지하고 탄화물을 안정화한다.

정답 1번

해설. Ni은 오히려 흑연화를 촉진하는 원소이므로 '흑연화를 방지한다'는 설명은 틀립니다.

71번

작동 순서의 규제를 위해 사용되는 밸브는?

1. 안전 밸브

2. 릴리프 밸브

3. 감압 밸브

4. 시퀀스 밸브

정답 4번

해설. 실린더의 작동 순서를 규제(정해진 순서대로 작동)하는 데 사용하는 밸브는 시퀀스 밸브입니다.

72번

그림과 같은 무부하 회로의 명칭은 무엇인가?

1. 전환밸브에 의한 무부하 회로

2. 파일럿 조작 릴리프 밸브에 의한 무부하 회로

3. 압력 스위치와 솔레노이드밸브에 의한 무부하 회로

4. 압력 보상 가변 용량형 펌프에 의한 무부하 회로

정답 3번

해설. 회로도에 압력스위치와 솔레노이드밸브를 이용해 설정압력 도달 시 펌프를 무부하로 전환하는 구성이 나타나 있어, 압력 스위치와 솔레노이드밸브에 의한 무부하 회로에 해당합니다.

73번

유압 펌프에서 토출되는 최대 유량이 100 L/min 일 때 배관 안지름으로 가장 적합한 것은?(단, 펌프 흡입측 유속은 0.6 m/s 이다.)

1. 60 mm

2. 65 mm

3. 73 mm

4. 84 mm

정답 1번

해설. 연속방정식 Q=AV에서 A=Q/V=(100/60000)/0.6≈0.00278m², 이를 지름으로 환산하면 D=√(4A/π)≈59.5mm로 약 60mm가 됩니다.

74번

크래킹 압력(cracking pressure)에 관한 설명으로 가장 적합한 것은?

1. 파일럿 관로에 작용시키는 압력

2. 압력 제어 밸브 등에서 조절되는 압력

3. 체크 밸브, 릴리프 밸브 등에서 압력이 상승하고 밸브가 열리기 시작하여 어느 일정한 흐름의 양이 인정되는 압력

4. 체크 밸브, 릴리프 밸브 등의 입구 쪽 압력이 강하하고, 밸브가 닫히기 시작하여 밸브의 누설량이 어느 규정의 양까지 감소했을 때의 압력

정답 3번

해설. 크래킹 압력은 체크밸브·릴리프밸브 등에서 압력이 상승해 밸브가 열리기 시작하여 일정한 흐름량이 인정되는 시점의 압력을 말합니다.

75번

주로 펌프의 흡입구에 설치되어 유압작동유의 이물질을 제거하는 용도로 사용하는 기기는?

1. 배플(baffle)

2. 블래더(bladder)

3. 스트레이너(strainer)

4. 드레인 플러그(drain blug)

정답 3번

해설. 펌프 흡입구에서 작동유의 이물질을 제거하는 여과기는 스트레이너(strainer)입니다.

76번

밸브의 전환 도중에서 과도적으로 생긴 밸브 포트간의 흐름을 의미하는 유압 용어는?

1. 인터플로(interflow)

2. 자유 흐름(free flow)

3. 제어 흐름(controlled flow)

4. 아음속 흐름(subsonic flow)

정답 1번

해설. 밸브 전환 도중 포트 사이에 과도적으로 생기는 흐름을 인터플로(interflow)라 합니다.

77번

그림의 유압회로는 시퀀스 밸브를 이용한 시퀀스 회로이다. 그림의 상태에서 2위치 4포트 밸브를 조작하여 두 실린더를 작동시킨 후 2위치 4포트 밸브를 반대방향으로 조작하여 두 실린더를 다시 작동시켰을 때 두 실린더의 작동순서(ⓐ~ⓓ)로 올바른 것은?(단, ⓐ, ⓑ는 A 실린더의 운동방향이고, ⓒ, ⓓ는 B 실린더의 운동방향이다.)

1. ⓐ→ⓓ→ⓑ→ⓒ

2. ⓒ→ⓐ→ⓑ→ⓓ

3. ⓓ→ⓑ→ⓒ→ⓐ

4. ⓓ→ⓐ→ⓒ→ⓑ

정답 2번

78번

피스톤 펌프의 일반적인 특징에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 누설이 많아 체적효율이 나쁜 편이다.

2. 부품수가 적고 구조가 간단한 편이다.

3. 가변 용량형 펌프로 제작이 불가능하다.

4. 피스톤의 배열에 따라 사축식과 사판식으로 나눈다.

정답 4번

해설. 피스톤 펌프는 피스톤의 배열 방식에 따라 사축식(bent-axis)과 사판식(swash-plate)으로 구분됩니다.

79번

다음 중 유압기기의 장점이 아닌 것은?

1. 정확한 위치 제어가 가능하다.

2. 온도 변화에 대해 안정적이다.

3. 유압에너지원을 축적할 수 있다.

4. 힘과 속도를 무단으로 조절할 수 있다.

정답 2번

해설. 유압유는 온도 변화에 따라 점도가 크게 달라져 성능이 변하므로 온도 변화에 안정적이라는 것은 유압기기의 장점이 아닙니다.

80번

기어 펌프나 피스톤 펌프와 비교하여 베인 펌프의 특징을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

1. 토출 압력의 맥동이 적다.

2. 일반적으로 저속으로 사용하는 경우가 많다.

3. 베인의 마모로 인한 압력 저하가 적어 수명이 길다.

4. 카트리지 방식으로 인하여 호환성이 양호하고 보수가 용이하다.

정답 2번

해설. 베인펌프는 일반적으로 기어펌프보다 고속 영역에서 주로 사용되므로 '일반적으로 저속으로 사용하는 경우가 많다'는 설명은 옳지 않습니다.

81번

큐폴라의 유효 높이에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 유효높이는 송풍구에서 장입구까지의 높이이다.

2. 유효높이는 출탕구에서 송풍구까지의 높이를 말한다.

3. 출탕구에서 굴뚝 끝까지의 높이를 직경으로 나눈 값이다.

4. 열효율이 높아지므로, 유효높이는 가급적 낮추는 것이 바람직하다.

정답 1번

해설. 큐폴라(용선로)의 유효높이는 송풍구(bird)에서 장입구까지의 높이를 말합니다.

82번

주형 내에 코어가 설치되어 있는 경우 주형에 필요한 압상력(F)을 구하는 식으로 옳은 것은?(단, 투영면적은 S, 주입금속의 비중량은 P, 주물의 윗면에서 주입구 면까지의 높이는 H, 코어의 체적은 V 이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 압상력은 용탕의 부력(투영면적×비중량×높이)에서 코어가 차지하는 체적만큼의 부력을 제외한 값으로 구하며, 이를 나타낸 보기 ③의 식이 정답입니다.

83번

CNC 공작기계에서 서보기구의 형식 중 모터에 내장된 타코 제너레이터에서 속도를 검출하고 엔코더에서 위치를 검출하여 피드백하는 제어방식은?

1. 개방회로 방식

2. 폐쇄회로 방식

3. 반 폐쇄회로 방식

4. 하이브리드 방식

정답 3번

해설. 모터에 내장된 타코제너레이터로 속도를, 엔코더로 위치를 피드백받는 방식은 최종 부하(테이블)가 아닌 모터축에서 피드백하므로 반폐쇄회로 방식에 해당합니다.

84번

피복 아크 용접봉의 피복제(flux)의 역할로 틀린 것은?

1. 아크를 진정시킨다.

2. 모재 표면에 산화물을 제거한다.

3. 용착금속의 탈산 정련작용을 한다.

4. 용착금속의 냉각속도를 빠르게 한다.

정답 4번

해설. 피복제는 아크 안정, 산화물 제거, 탈산·정련 등의 역할을 하지만 냉각속도는 오히려 느리게 하여 급랭에 의한 균열을 방지하므로 '냉각속도를 빠르게 한다'는 설명은 틀립니다.

85번

가스침탄법에서 침탄층의 깊이를 증가시킬 수 있는 첨가원소는?

1. Si

2. Mn

3. Al

4. N

정답 2번

해설. 가스침탄에서 Mn(망간)은 침탄층의 깊이를 증가시키는 데 효과적인 첨가원소입니다.

86번

두께 2 mm, 지름이 30 mm인 구멍을 탄소강판에 펀칭할 때, 프레스의 슬라이드 평균속도 4 m/min, 기계효율 η=70% 이면 소요동력[PS]은 약 얼마인가?(단, 강판의 전단 저항은 25 kgf/㎟, 보정계수는 1로 한다.)

1. 3.2

2. 6.0

3. 8.2

4. 10.6

정답 2번

해설. 전단저항과 전단면적으로 전단력을 구하고 슬라이드 속도를 곱한 뒤 기계효율로 나누면 소요동력은 약 6.0PS입니다.

87번

전해연마의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 가공 변질층이 없다.

2. 내부식성이 좋아진다.

3. 가공면에 방향성이 생긴다.

4. 복잡한 형상을 가진 공작물의 연마도 가능하다.

정답 3번

해설. 전해연마는 화학적(전기화학적) 용해작용으로 표면을 매끈하게 하므로 가공면에 방향성(줄무늬)이 생기지 않는 것이 특징이며, '방향성이 생긴다'는 설명은 틀립니다.

88번

절삭가공할 때 유동형 칩이 발생하는 조건으로 틀린 것은?

1. 절삭 깊이가 적을 때

2. 절삭 속도가 느릴 때

3. 바이트 인선의 경사각이 클 때

4. 연성의 재료(구리, 알루미늄 등)를 가공할 때

정답 2번

해설. 유동형 칩은 절삭속도가 빠르고 경사각이 클 때, 연성재료를 가공할 때 주로 발생하므로 '절삭속도가 느릴 때'라는 조건은 틀립니다.

89번

소성가공에 속하지 않는 것은?

1. 압연가공

2. 인발가공

3. 단조가공

4. 선반가공

정답 4번

해설. 선반가공은 절삭(제거)가공이며 소성변형을 이용하는 소성가공(압연·인발·단조 등)에 속하지 않습니다.

90번

스핀들과 앤빌의 측정면이 뾰족한 마이크로미터로서 드릴의 웨브(web), 나사의 골지름 측정에 주로 사용되는 마이크로미터는?

1. 깊이 마이크로미터

2. 내측 마이크로미터

3. 포인트 마이크로미터

4. V-앤빌 마이크로미터

정답 3번

해설. 측정면이 뾰족하여 드릴 웨브나 나사 골지름처럼 좁은 부분을 측정하는 마이크로미터는 포인트 마이크로미터입니다.

91번

자동차 A는 시속 60 km로 달리고 있으며, 자동차 B는 A의 바로 앞에서 같은 방향으로 시속 80km로 달리고 있다. 자동차 A에 타고 있는 사람이 본 자동차 B의 속도는?

1. 20 km/h

2. 60 km/h

3. -20 km/h

4. -60 km/h

정답 1번

해설. 같은 방향으로 달리는 두 차의 상대속도는 속도차로 구하며 B에 대한 A 관측자의 상대속도는 80-60=20km/h 입니다.

92번

100 kg의 균일한 원통 (반지름 2m)이 그림과 같이 수평면 위를 미끄럼없이 구른다. 이 원통에 연결된 스프링의 탄성계수는 450 N/m, 초기 변위 x(0) = 0 m이며, 초기속도는 x(0) = 2 m/s 일 때, 변위 x(t)를 시간의 함수로 옳게 표현한 것은?(단, 스프링은 시작점에서는 늘어나지 않은 상태로 있다고 가정한다.)

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 구름 원통-스프링계는 에너지법으로 (3/2)mẍ+kx=0의 운동방정식을 가지며 ωn=√(2k/3m)=√3 rad/s, 초기조건 x(0)=0, ẋ(0)=2 m/s를 대입하면 x(t)=(2/√3)sin(√3t)로, 이는 보기 ②의 식과 일치합니다.

93번

1자유도계에서 질량을 m, 감쇠계수를 c, 스프링상수를 k라 할 때, 임펄스 응답이 그림과 같기 위한 조건은?

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. 그림과 같이 진동이 없는(비진동) 지수적 감쇠 응답을 가지려면 임계감쇠 이상, 즉 c²≥4mk(과감쇠 또는 임계감쇠) 조건이 필요하며, 이를 나타낸 보기 ④가 정답입니다.

94번

전동기를 이용하여 무게 9800N의 물체를 속도 0.3 m/s로 끌어올리려 한다. 장치의 기계적 효율을 80%로 하면 최소 몇 kW의 동력이 필요한가?

1. 3.2

2. 3.7

3. 4.9

4. 6.2

정답 2번

해설. 필요동력 P=Fv/η=9800×0.3/0.8=3675W≈3.7kW 입니다.

95번

길이 l 의 가는 막대가 O점에 고정되어 회전한다. 수평위치에서 막대를 놓아 수직위치에 왔을 때, 막대의 각속도는 얼마인가?(단 g는 중력가속도이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 막대(고정축 회전, I=ml²/3)가 수평에서 수직으로 떨어질 때 에너지보존 mg(l/2)=(1/2)(ml²/3)ω²에서 ω=√(3g/l)이며, 이를 나타낸 보기 ②가 정답입니다.

96번

12000N의 차량이 20 m/s의 속도로 평지를 달리고 있다. 자동차의 제동력이 6000N이라고 할 때, 정지하는데 걸리는 시간은?

1. 4.1초

2. 6.8초

3. 8.2초

4. 10.5초

정답 1번

해설. 질량 m=12000/9.8≈1224.5kg, 감속도 a=F/m=6000/1224.5≈4.9m/s²이므로 정지시간 t=v/a=20/4.9≈4.1초 입니다.

97번

고정축에 대하여 등속회전운동을 하는 강체 내부에 두 점 A, B가 있다. 축으로부터 점 A까지의 거리는 축으로부터 점 B까지의 거리의 3배이다. 점 A의 선속도는 점 B의 선속도의 몇 배인가?

1. 같다

2. 1/3배

3. 3배

4. 9배

정답 3번

해설. 강체의 등속회전에서 각속도 ω는 모든 점에서 같고 선속도 v=rω이므로 rA=3rB일 때 vA=3vB, 즉 3배입니다.

98번

무게 10 kN의 해머(hammer)를 10 m의 높이에서 자유 낙하시켜서 무게 300N의 말뚝을 50 cm 박았다. 충돌한 직후에 해머와 말뚝은 일체가 된다고 볼 때 충돌 직후의 속도는 몇 m/s인가?

1. 50.4

2. 20.4

3. 13.6

4. 6.7

정답 3번

해설. 해머 낙하속도 v=√(2gh)=√(2×9.8×10)=14m/s이며, 완전소성충돌(운동량보존)로 m_해머·v=(m_해머+m_말뚝)v'을 풀면 v'≈13.6m/s 입니다.

99번

다음 중 감쇠 형태의 종류가 아닌 것은?

1. Hysteretic damping

2. Coulomb damping

3. Viscous damping

4. Critical damping

정답 4번

해설. 임계감쇠(Critical damping)는 감쇠계수의 특정 '크기(정도)'를 가리키는 조건이며, Hysteretic·Coulomb·Viscous damping처럼 감쇠의 물리적 발생 메커니즘(종류)을 나타내는 것이 아니므로 감쇠의 '종류'에 해당하지 않습니다.

100번

스프링 정수 2.4 N/cm인 스프링 4개가 병렬로 어떤 물체를 지지하고 있다. 스프링의 변위가 1 cm라면 지지된 물체의 무게는 몇 N인가?

1. 7.6

2. 9.6

3. 18.2

4. 20.4

정답 2번

해설. 병렬 스프링의 합성강성 k=4×2.4=9.6N/cm이므로 변위 1cm에서 지지하는 무게는 W=kx=9.6×1=9.6N 입니다.

일반기계기사 필기 2015년 4회 기출문제

재료역학

기계열역학

기계유체역학

기계재료 및 유압기기

기계제작법 및 기계동력학

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