변형력

변형력(變形力)은 물체에 가해지는 힘으로, 물체의 모양이나 크기를 변화시키는 원인이 된다. 외부에서 힘이 작용하면 물체 내부에 응력(stress)이 발생하고, 이 응력이 물체의 고유한 성질인 탄성 한계를 넘어서면 영구적인 변형이 일어난다.

변형력은 크게 인장력, 압축력, 전단력, 굽힘 모멘트, 비틀림 모멘트 등으로 분류할 수 있다.

• 인장력(Tension): 물체를 잡아당기는 힘으로, 물체의 길이를 늘리는 방향으로 작용한다. 예를 들어, 밧줄을 잡아당기거나 철사를 늘이는 경우에 발생한다.
• 압축력(Compression): 물체를 누르는 힘으로, 물체의 길이를 줄이는 방향으로 작용한다. 예를 들어, 기둥이 하중을 받거나 스프링이 눌리는 경우에 발생한다.
• 전단력(Shear force): 물체의 단면에 평행하게 작용하는 힘으로, 물체를 어긋나게 미는 방향으로 작용한다. 예를 들어, 가위로 종이를 자르거나 볼트가 힘을 받는 경우에 발생한다.
• 굽힘 모멘트(Bending moment): 물체를 휘게 만드는 힘으로, 물체의 단면에 수직으로 작용하는 모멘트이다. 예를 들어, 다리가 하중을 받아 휘어지거나 책이 구부러지는 경우에 발생한다.
• 비틀림 모멘트(Torsion moment): 물체를 비트는 힘으로, 물체의 축을 중심으로 회전하는 모멘트이다. 예를 들어, 드라이버로 나사를 조이거나 샤프트가 회전하는 경우에 발생한다.

변형력의 크기와 종류에 따라 물체는 탄성 변형 또는 소성 변형을 겪게 된다. 탄성 변형은 힘이 제거되면 원래 상태로 돌아가는 변형이고, 소성 변형은 힘이 제거되어도 원래 상태로 돌아가지 않고 영구적인 변형이 남는 것을 의미한다.

변형력은 건축, 기계, 토목 등 다양한 공학 분야에서 구조물의 안전성을 평가하고 설계하는 데 중요한 요소로 활용된다. 재료의 강도, 탄성 계수, 항복 강도 등은 모두 변형력에 대한 재료의 저항성을 나타내는 지표이다.