[자연과학] u자 액주계

? U Tube Piezometer 실험
? 실험 목적 : 자유수면을 가지는 물의 경우에 수면하 임의의 점에서 수압은 수심에 비례하므로 쉽게 구할 수 있으나 관로나 밀폐된 용기내에서의 압력을 측정하기 위해서는별도의 계기가 필요하다 U자 액주계는 고도차를 이용하여 압력을 측정하는 기기로 정수압에서 물속 깊이에 따른 압력의 변화를 알아본다.
? 이론 및 관계 지식
<원 리>

a. 수압강도는 수두에 비례하므로 관로 또는 밀폐된 용기내에서의 수압은 여기에 수두계를 세웠을 때 수면이 올라간 높이 h를 측정하여 구할 수 있다

b. 압력과 액주가 정지평형을 이루는 것을 이용하여 압력을 측정할 수 있다

정지된 유체의 중력방향 압력강도의 변화는 단위중량에 비례한다.비이커 바닥에서 액체로 인한 압력은 액체의 무게와 같다.
즉, 이다.
따라서 비이커 바닥에서의 단위면적당 압력인 압력강도 는 다음과 같이 단위중량과 수위차에 비례한다.
고체는 중력방향으로만 그 무게를 전달하지만 유체는 그 무게를 벽면에 수직으로 전달한다. 압력강도 p는 단위면적당 압력의 크기로서 방향성이 없는 스칼라 양이다.
정지된 상태에서 동일유체가 서로 연결되어 있으면 동일수평면상에서의 압력은 언제나 같다.
? 실험 방법

(1) U자 액주계에 수은을 절반정도 채운다.

(2) 미리 일정량의 물을 채운 실린더에 U자 액주계를 넣는다.

(3) 특정한 깊이에서 U자 액주계의 눈금 차이를 읽어 기록한다

(4) 물의 깊이에 따른 압력정도를 계산한다.

? 실험 결과
실험
깊이
(cm)
(N/m2)
수은높이차
(cm)
수은비중
(kgf/m3)
수은 Pa
…

13.55