역학은 힘에 관한 학문이다.

역학(mechnics)은 한자로 쓰면 力學<力 힘 력 學 배울 학>으로, 직역하자면 “힘에 관한 학문”이다. 즉, 물체에 힘이 작용하게 되면 이 물체에 어떠한 효과가 발생하게 되는지를 공부하는 학문 영역이다. 다만, 이 역학이 원래 물리학에서 큰 몫을 차지하고 있었으므로 공학계에서는 공업·역학(engineering mechanics)이라는 명칭으로 구별할 따름이다.

공업 역학은 교육 및 학습 목적상(?) 정·역학(statics)과 동·역학(dynamics)으로 분류를 하고 있는데, 이는 단순하게 말하자면 힘이 작용하는 대상 물체의 상태가 정적(static)이냐 동적(dynamic)이냐에 따른 것이고, 학문적으로 말하자면 대상 물체의 가속도가 0이냐 아니냐를 기준으로 하여 구분한 것이다. 

정역학에서는 정지 물체만 취급하는 것이 아니다!

그러므로 정역학은 “정적인 물체와 힘과의 관계를 다루는 학문”이 되는 셈이다. 다만, 유의해야 할 점은, 정적인 물체에는 정지하고 있는 물체뿐만 아니라 등속운동을 하는 물체도 포함된다는 것이다. 그러므로 정역학은 공학 분야에서 모든 역학 과목과 설계 과목의 선행 필수 과목이 될 뿐만 아니라 물리학은 물론이고 화학, 의학, 생물학, 스포츠 역학과 같은 비공학 분야에서도 많이 응용된다.

미 상용단위 단위가 부활했네?

이 제4판의 앞표지 머리에 SI판이라고 간판을 크게 걸어 놓고서는 책 내용은 국제 단위(SI)와 미 상용단위(USCU)의 병용으로 회귀하고 있다. 이는 과거 미국 태생의 원서들이 초판으로 국제판이 발간되었을 때 미 국내·외 수요자를 동시에 만족시키려고 시도했던 포맷으로 기억이 된다. 현재 일상생활에서 SI 단위 사용이 강제되고 있지 않는 나라로 미국과 미얀마가 공식적으로 언급되고 있지만, 현실적인 면을 고려할 때 SI 단위와 함께 USCS를 익히는 것도 엔지니어로서 차원/단위 개념의 외연을 넓히는 데 더 좋다고 생각한다.

이 최신판의 구성이 궁금하다면...

이 제4판으로 학습하게 될 학생들은 이전 판을 보지 않았기 때문에 신판에서 달라진 내용을 비교할 수가 없겠지만, 원저자들이나 강의자들에게는 신판에 포함된 변화 내용이 대단히 중요하다. 정역학 교육 방향의 추세나 강의 내용의 업그레이드(?)의 지표가 되기 때문이다. 하여튼, 어떤 책이나 체계적으로 구성되어 있기 마련이므로 구체적인 구성은 「저자 서문」을 참조하길 바란다.

끝으로...

우리가 배우는 전공 학문들이 서양에 근원을 두었다는 점을 염두에 두고, ‘입시를 위한 영어와 수학’에서 ‘전공 용어를 익히기 위한 영어와 공학 문제를 풀기 위한 수학’으로 관점을 돌려 영어 울렁증과 수학 공포증을 슬기롭게 이겨내면서, 자신감을 가지고 성공적으로 정역학을 이수하길 바란다.

역자 서문 v

SI판 서문 vii

저자 서문 ix

CHAPTER 01 정역학 서론 1

1.1 서론 1

1.2 뉴턴 역학 3

1.3 벡터의 기본성질 12

1.4 직교 성분을 사용하여 벡터를 표현하기 19

1.5 벡터 곱 30

CHAPTER 02 힘계의 기본 연산 41

2.1 서론 41

2.2 벡터의 등가성 42

2.3 힘 42

2.4 공점력계의 변환 44

2.5 점에 대한 힘의 모멘트 55

2.6 축에 대한 힘의 모멘트 69

2.7 우력 82

2.8 힘의 작용선의 변경 98

CHAPTER 03 힘계의 합성 111

3.1 서론 111

3.2 힘계를 단일 힘과 우력으로 변환하기 112

3.3 합성의 정의 119

3.4 공면력계의 합성 120

3.5 3차원 계의 합성 130

3.6 분포 수직하중의 소개 143

CHAPTER 04 공면(2차원) 평형 해석 161

4.1 서론 161

4.2 평형의 정의 162

제1부 단일 물체의 해석

4.3 물체의 자유물체도 162

4.4 공면평형 방정식 171

4.5 평형 방정식을 세우고 풀기 173

4.6 단일 물체 문제의 평형 해석 186

제2부 복합 물체의 해석

4.7 내부 반력이 포함된 자유물체도 200

4.8 복합 물체의 평형 해석 211

4.9 특별한 경우: 2력 부재와 3력 부재 221

제3부 평면 트러스의 해석

4.10 트러스의 설명 236

4.11 조인트법 237

4.12 분할법 246

CHAPTER 05 3차원 평형 259

5.1 서론 259

5.2 평형의 정의 260

5.3 자유물체도 260

5.4 독립 평형 방정식 272

5.5 부적절한 구속 조건 274

5.6 평형 방정식의 작성과 풀이 276

5.7 평형 해석 288

CHAPTER 06 보와 케이블 307

6.1 서론 307

제1부 보

6.2 내력계 308

6.3 내력의 해석 317

6.4 V-와 M-선도를 그리기 위한 면적법 330

제2부 케이블

6.5 분포 하중을 받는 케이블 345

6.6 집중 하중을 받는 케이블 358

CHAPTER 07 건마찰 369

7.1 서론 369

7.2 건마찰에 대한 쿨롱의 이론 370

7.3 문제의 분류와 해석 373

7.4 넘어짐의 시작 390

7.5 마찰각; 쐐기와 나사 398

7.6 로프와 평 벨트 407

7.7 원판 마찰 414

7.8 구름 저항 419

CHAPTER 08 도심과 분포 하중 429

8.1 서론 429

8.2 평면상의 면적과 곡선의 도심 430

8.3 곡면, 체적, 입체 곡선의 도심 447

8.4 파푸스-굴디누스(Pappus-Guldinus)의 정리 467

8.5 무게중심과 질량 중심 471

8.6 수직 분포 하중 480

CHAPTER 09 면적 관성 모멘트와 관성 곱 503

9.1 서론 503

9.2 면적 관성 모멘트와 극관성 모멘트 504

9.3 면적 관성 곱 525

9.4 변환방정식과 면적의 주 관성 모멘트 532

9.5 관성 모멘트와 관성 곱에 대한 모어 원 542

CHAPTER 10 가상 일과 퍼텐셜 에너지 557

10.1 서론 557

10.2 가상 변위 558

10.3 가상 일 559

10.4 가상 일 방법 562

10.5 순간 회전중심 574

10.6 보존계의 평형과 안정성 583

APPENDIX A 수치 적분 597

A.1 서론 597

A.2 사다리꼴 법칙 598

A.3 Simpson 법칙 599

APPENDIX B 함수의 근 구하기 601

B.1 서론 601

B.2 뉴턴 방법 601

B.3 시컨트 방법 603

APPENDIX C 대표적인 재료의 밀도 605

■해답(짝수번호 문제) 607

■찾아보기 614