7.2
두 송전탑 사이에 매달린 고전압 전력선은 열팽창으로 인해 10미터의 상당한 수직 처짐이 있는 40미터 간격을 가로지릅니다.
목표는 이 지점들을 안전하게 연결하는 데 필요한 전력선의 정확한 길이를 찾는 것입니다.
엔지니어들은 쌍곡 코사인 함수로 수학적으로 설명되는 매달린 케이블의 자연 곡선인 캐테너리를 사용하여 이를 모델링합니다.
이 곡선은 케이블 무게를 미터당 수평 장력과 연관시키는 매개변수 a에 의해 제어됩니다. 이 특정 설치에서는 매개변수 a의 값이 20미터로 가정됩니다.
정확한 길이를 찾기 위해 계산은 호 길이 함수를 사용합니다. 여기서 카테너리의 미분은 쌍곡선 사인을 만든다.
쌍곡 함수를 포함하는 표준 항등식은 제곱근을 제거하여 표현을 더욱 단순화합니다.
결과적으로 얻어진 쌍곡 코사인의 적분은 단순히 쌍곡 사인입니다. 음의 20에서 양의 20 사이의 극한에서 쌍곡 사인 함수를 평가하면 총 길이는 약 47미터가 됩니다.
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