정역학( Statics )과 동역학은 어떤 역학일까?

 정역학은 보통 기계공학과나 이와 유사한 학과에서 1학년 때 배우는 전공 기초과목이다. 대학교 1학년 때 배우는 학문인만큼 크게 어렵진 않다. 이와 유사한 게 동역학인데, 동역학과는 많이 다르다. 

 

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정역학과 동역학의 차이 

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 내 생각에 정역학과 동역학의 차이는, 운동방정식의 차이라고 할 수 있을 것 같다. 

 

정역학	동역학
∑F = 0	∑F = dp/dt

 이렇게 표현한 이유는, 정역학은 물체가 안 움직이기 위해선 어느 지점의 외력이 몇 N 인지, 어느 지점의 모멘트가 얼마나 되는지 찾아내는 것이 주로 문제로 나왔다. 그리고 동역학은 물체가 외력을 받을 때 어떻게 운동할지 예측하는 게 주로 문제로 나왔었다. 

 

정역학과 동역학의 차이, 출처 : VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS, 10 th Edition.

 결국, 외력의 총합이 0이 되어 정지한 물체는 정역학적 해석을 하면 되고 그렇지 않다면 동역학으로 넘어간다는 말이다. 

 

 

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두 역학의 난이도를 비교해보자면?

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 두 역학의 난이도를 비교해보자면 당연히 정역학쪽이 훨씬 쉽다는 말을 하고 싶다. 질 점(Particle)의 경우는 크게 난이도가 차이 나진 않으나, 강체로 넘어가게 되면 그 난이도가 달라진다. 정역학은 강체라고 해봐야 주로 보(Beam)를 다루게 될 것이며 부정정(운동 방정식 만으로는 해를 구할 수 없는 상태) 상태에 대한 해석을 하진 않기 때문에 깊게 들어갈 일이 없다. 하지만, 동역학은 운동 방정식에서 우변 ( F=ma에서 ma  부분)이 0이 아니기 때문이며, 그것과 더불어 각속도, 각가속도도 고려해야 하기 때문에 너무너무 머리가... 

 

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 두 역학에서 중요한 부분

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 일단 정역학과 동역학 두 분야에서 가장 중요한 부분이면서도 또 처음 보기 때문에 어려운 부분은 관성모멘트라는 개념일 것이다. 앞으로 기회가 된다면 차근히 설명하겠지만, 관성모멘트는 쉽게 말하자면 운동방정식의 질량과 같은 역할을 한다고 보면 된다. 

 이것은 형상에 따라 그 크기가 달라진다. 이를 계산하는 문제들.. 대학교 시절 중간 기말고사의 단골 손님이기에 꼭 수식을 외워서라도 가길 추천드린다. 

 

 그리고 정역학에서 중요한 부분이 있다면 바로 "보"라고 생각한다. 보의 전단력 선도, 모멘트 선도는 재료역학에서도 언급되고, 이를 그리지 못하면 부정 정보까지 해석하는데 에러가 생길 수 있기 때문에 1학년이라면 지금 시기에 꼭 마스터하고 2, 3학년이 되길 바란다. 

 

 동역학에서 중요한 부분은 역시 ... "강체"의 운동 파트 전체라고 본다. 강체의 운동 파트가 엄청나게 난해한 수식들이 많이 지배를 하고 있기 때문에.. 이 부분을 포기하고 B라도 받겠다는 사람들이 많았던 것으로 기억한다. 그 말은, 이 부분만 제대로 이해할 수 있다면 A는 확실히 받아갈 수 있다는 말이기도 하다. 그리고 이 부분은 나중에 진동학에서도, 제어공학에서도 한 번쯤은 다루고 넘어가는 부분이니까, 꼭 확실히 배워두길 바란다.