FBD   Free-body Diagram   자유물체도

1. 자유 물체도 (Free-body Diagram)

  ㅇ 물체에 작용하는 모든 힘을 도식적으로 표현한 그림
     - 물체를 주위 물체들과는 분리된채,
     - 순전히 그 물체에 작용하는 모든 외력(힘) 및 운동 관계 만을 보여주게 함

  ㅇ 사실상, 뉴튼의 운동법칙 ∑F = ma를 적용하기 위한 보조 도구
     - 계에 작용하는 모든 외부 힘들이 표시되고,     
     - 이에따라, 힘과 운동의 관계가 보여지고,
     - 이로부터, 적절한 운동방정식이 수립될 수 있음


2. 자유물체도의 특징

  ㅇ 각 힘들의 작용과 반작용을 명확하게 구분
  ㅇ 고립된 질점계에 작용하는 모든 힘들의 작용,반작용을 명확하게 표현한 그림
  ㅇ 대상이 되는 질점이나 물체에 작용하는 모든 실제 힘들의 합력을 정확하게 산정하는데 유용


3. 자유물체도 그리기의 단계

  ㅇ 고립된 물체의 확인
  ㅇ 주변과는 고립시키고, 적절히 차원 등을 보여줌
  ㅇ 고립된 물체에 작용하는 모든 외력의 벡터(이름 부여)들을 보여줌 


4. 자유물체도의 例

    

  ※ 일단 자유물체도가 그려지면, 뉴튼의 운동법칙 ∑F = ma를 적용


5. 자유물체도의 정역학
  
  ㅇ 부재에 작용하는 내력,외력을 결정하기 위함
     * (고립된 질점계의 모든 힘들의 작용,반작용을 명확하게 표현)

     - 표현 대상 힘 요소들  :  주로, 구성요소 간의 접촉력 
        . 물체 직접 작용 힘, 자중(물체 무게), 물체 상호 간 힘 (마찰력,접촉력,지지점의 반력 등)

     - 특징 : 대상 물체를 고립시킨 후, 하중, 반력, 내력을 표시하게됨
        . 외력 : 하중 (집중 하중,분포 하중,자중 등 작용력), 모멘트
        . 내력 : 반력, 반력 모멘트 (반작용력)