어릴때 어떤 물건을 만들거나 묶을때...
지금도 가끔 해보는 것이지만...예전에 어떤 물체를 고정하거나 묶을때 가는 철사를 손가락으로 여러번 굽혔다 폈다를 하면
중간부위가 절단되는 경험을 많이 했습니다.
이런 동작으로 철사를 절단하는 것은 정확히 철사에 어떤 에너지가 작용하여 절단되는 것일까요?
마찰에 의한 온도 상승? 애매하네요...ㅎㅎ
전문가분들의 고견 듣고 싶습니다.
손가락으로 철사를 굽혀서 폈다가 중간이 절단되는 원리는 단순히 철사의 재료 강도와 굽힘 각도, 힘 등에 의한 것입니다.
굽힘이나 폈다가 반복되면 철사 내부의 결함이나 피로로 인해 철사의 강도가 약해져서, 일정한 힘에 대한 철사 내부의 저항력이 떨어지게 됩니다. 이 때 절단이 일어납니다. 이러한 원리는 일반적으로 "피로 파괴(fatigue failure)" 혹은 "공간 파단(shear failure)"이라고 불립니다.
이와 같은 원리를 사용한 기계는 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 예는 와이어 커터(wire cutter)이며, 이 기계는 철사를 끊는 작업을 자동으로 처리할 수 있습니다. 또한, 이러한 원리는 공업용 레이저 커팅기와 같은 고급 제조 기계에서도 사용됩니다. 이러한 기계는 철사나 다른 재료를 정밀하게 절단할 수 있습니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
해당 현상은 피로파괴현상과 밴딩에 의한 철사의 형태변형입니다.
철사를 두 방향으로 반복적으로 접었다가 폈다가를 반복하면
접히는 부분의 철사가 얇아지게 되는데, 이 형태변화때문에
버티는 강도가 점점 줄어들게 됩니다.
그러다가 끊어지는것이고, 이 모든과정을 피로파괴라고 하기도합니다.
감사합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 철사를 가열하지 않고 구부리고 펴기를 반복하면 가공부위가 점점 단단해지는 가공경화 되면서 변형 저향열로 온도가 상승하다가 끊어진다고합니다. 이유는, 철사 내부의 결정립자들이 변형중에 늘어나거나 부서지며 스트레스를 받기 때문입니다.다. 열간가공은 철사를 적정 온도까지 가열하고 구부리고 펴기를 반복하면 가공경화 현상이 발생치 않아 쉽게 끊어지지 않고 원하는 형태로 변형을 이루어 낼 수 있다고합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 과학전문가입니다.
물체가 굽혀지는 쪽에 응력이 집중되기 때문입니다. 이를 반복하중이라고 하고 응력 집중이라고 표현을 합니다. 즉 한곳에 계속 힘이 들어가는 것이기 때문에 분자의 연결이 결국 끊어지게 되는 것입니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
철사를 손으로 굽히면서 여러 번 휘는 동작으로 인해 철사 중심부에 응력이 집중되고 이는 철사의 결함부위에서 파열로 이어질 수 있습니다. 철사 내부에서의 응력 집중이 파열로 이어지는 것을 인공적인 방법으로 유도하는 것이지만, 이 때 파열이 일어나는 과정에서는 열이 발생하며, 이는 마찰열에 의한 것입니다.
철사 내부에서 발생하는 응력 집중은 산소, 탄소 등이 첨가된 고체에 대한 기계적인 원인으로, 원자 간의 결합이 움직이면서 발생합니다. 이러한 과정에서 철사는 지속적인 응력과 탄성 변형을 견디다가 극한 상황에서는 파열로 이어지게 됩니다. 파열이 일어나면 결함부위의 응력이 완화되고, 철사의 파단이 진행됩니다. 이 과정에서 마찰열이 발생하여 파단면 주변에 일시적인 열이 생성됩니다.
따라서, 철사를 손으로 굽히는 동작으로 인해 철사 중심부에 응력이 집중되고, 이에 따라 결함부위에서 파열이 발생하며, 파단면 주변에 마찰열이 발생하여 철사가 절단되는 것으로 추측됩니다
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 금속의 피로파괴라고 하는 현상입니다. 금속의 피로파괴(fatigue failure)란 반복적인 응력을 받는 금속 구조물에서 나타나는 파괴 현상입니다. 이러한 현상은 주로 금속 구조물이 지속적인 진동, 반복적인 충격, 또는 주기적인 변형 등을 받을 때 발생합니다.
피로파괴는 일반적으로 금속 재료에 있는 결함이나 미세한 금속 조직 구조의 변화로 인해 발생합니다. 금속 재료가 지속적인 응력에 노출될 때, 재료 내부의 결함과 결함 주변의 금속 조직 구조가 점점 더 약해지게 되고, 결국 구조물이 파괴됩니다.
예를 들어, 자동차의 스프링이나 항공기의 날개 등의 금속 부품들은 반복적인 응력을 받습니다. 이러한 부품들이 지속적으로 진동하거나 충격을 받게 되면, 금속 조직 내부에서 결함과 변형이 발생하게 되어 결국 피로파괴가 발생할 수 있습니다.
피로파괴는 금속 구조물의 안전에 매우 중요한 영향을 미치며, 금속 부품의 설계와 제조 과정에서 고려되어야 합니다. 따라서, 이를 예방하기 위해서는 적절한 재료 선택과 디자인, 생산 및 유지 보수 기술 등이 필요합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
철사를 여러 번 굽혀서 폈다하면, 철사 내부의 결함 구조가 변화하면서 절단될 수 있습니다. 이는 철사가 과도하게 굽혀질 때, 그 부위에서 내부의 결함 구조가 일어날 수 있기 때문입니다. 이러한 결함은 우리가 눈으로 볼 수 없는 미세한 단위의 결함일 수도 있습니다.
결함 구조가 일어난 부분에서는 철사 내부의 분자 간 결합이 약해져서 철사가 더 쉽게 꺾이거나 절단될 수 있습니다. 따라서 철사를 여러 번 굽혀서 폈다 했다 하는 것은 철사 내부의 결함 구조를 일으키는 원인이 될 수 있으므로, 철사를 절단하지 않고 유지하기 위해서는 최대한 굽히거나 폈다하는 횟수를 줄이는 것이 좋습니다.
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