아치형태가 무너지지 않는 원리가 궁금합니다.

Question

아치형태로 된 건물들이 많이 있습니다.

천장부분이 지탱해주는 부분이 없는데

어떻게 무너지지 않고 오랜시간동안 유지할 수 있는건지 알려주세요.

Answer 1

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

아치형 구조에 쓰이는 돌은 서로가 쐐기가 되어 물려 있다. 위에서 아래 방향으로 힘을 가하면 힘은 돌덩이들로 전달된다. 그런데 힘이 가해진 위치에서부터 맨 윗돌은 아랫돌로, 그 아랫돌은 또 그 아랫돌을 누르는 식으로 힘이 전달된다. 돌을 누르는 힘(압축력)을 견디는 데는 탁월하다

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

아치형태의 구조물은 무너지지 않는 이유는 아치구조가 위에서 누르는 힘을 분산시키기 때문입니다.

아치구조는 위에서 누르면 그 힘이 아치형태를 따라 양옆으로 전해지며 구조물 전체로 골고루 분산되게 됩니다.

즉, 어느 한 지점에 무게가 집중되지 않기 때문에 구조물의 강도를 최대한 활용할 수 있는 것입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

아치형태는 구조물 설계에서 많이 사용되는 형태 중 하나입니다. 아치형태의 구조물이 무너지지 않는 이유는 아치의 형태가 하중을 분산시키기 때문입니다.

아치형태는 하중이 가해져도 아치의 양쪽 끝부분에 발생하는 수평 반력과 수직 반력이 서로 상쇄되어 아치의 중앙 부분에 집중되는 하중을 분산시키는 역할을 합니다. 이러한 원리로 인해 아치형태 구조물은 높은 힘을 견딜 수 있으며, 안정적으로 유지됩니다.

또한, 아치형태 구조물은 아치의 곡률 반경에 따라 강도와 안정성이 결정됩니다. 곡률 반경이 작을수록 아치의 중앙 부분에 집중되는 하중이 적어지기 때문에 더욱 안정적인 구조물을 만들 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 아치 구조물은 무게 중심이 내부로 들어가게 되어 자체적인 안정성을 가집니다. 아치를 구성하는 재료가 수직적인 힘을 받으면 아치 내부에서 압축력이 발생하며, 이 압축력은 아치를 안정시키는 역할을 합니다. 또한, 아치 구조물은 무게 중심이 균형을 이루도록 설계되어 있으며, 하중의 힘이 외부에서 내리는 힘과 수직적인 방향이 되도록 설계됩니다. 이러한 원리로 인해 아치 구조물은 무너지지 않고 안정적으로 서있을 수 있습니다.

Answer 5

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

다리 위에서 내리누리는 힘은 양 옆으로 전달되어 밀려나려는 힘으로 바뀐다. 그렇게 밀려 밀려 옆으로 전해지고 힘이 끝내 도달하는 곳은 다리의 양 끝부분이 됩니다. 그래서 돌다리의 양 끝을 단단히 고정시키면 돌덩이들 자체가 부서지지 않는 한 무너지지 않는 것입니다.