[공학,기술][기초유체역학 및 실험] Hydrostatic Pressure[정유체압 실험]

[기초유체역학 및 실험] Hydrostatic Pressure[정유체압 실험]

1. 실험 목적

물속에 완전히 잠긴 평면의 표면에 가해지는 압력의 중앙 위치를 알아보고, 실험 결과 얻어진 위치를 이론적 결과와 비교해본다.

2. 배경이론

Fluid pressure (유압)
- 유체의 한 부분에서의 압력을 뜻함
Fluid statics (유체 정역학)
- 유체 요소 간 상대적인 움직임이 없는 상황
- 전단력이 없음 ` 압력은 표면에 수직한 방향으로만 작용한다.
Hydrostatic pressure 측정.
(정유체의 한 부분에서의 압력을 Hydrostatic pressure 이라고 함.)
p 〓γ h (γ : 비중, h : 깊이)
위의 식이 나오게 된 이유는 전단력이 없고 표면에 수직 응력이 작용하기 때문에 다음의 과정을 거쳐 위와 같은 식을 도출해 낼 수 있게 된다.
그렇다면 이를 통해 알 수 있는 사실은 무엇일까 우리는 입력이 수평 방향으로 일정하게 작용하며, 유압은 깊이에 따라 선형적으로 변한다는 것을 알 수 있다.
평면의 전체가 잠겼을 때의 관측
- 직사각평면
- 최종 힘
- 압력의 중심점까지 거리

① 수면에서 ② 지레 받침점에서

- 전체 침수량의 이론적인 값
()
평면이 부분적으로 잠겼을 때의 관측
- 압력의 중심
표면으로부터 z〓2/3y 만큼 떨어져 있다.
피벗으로부터 X(c) 〓 a+d-1/3y

3. 실험원리

균형 팔이 수평이 될 때까지 무게를 올려놓는다.
분면에 있는 물의 높이와 balance pan에 있는 무게를 기록한다.
…

4. 실험방법

① 두 개의 맞춤 핀을 분원에 두고 클램핑 나사를 사용하여, 균형 팔에 고정합니다.

② 분원의 끝 면의 a, L, 깊이 d, 폭 b를 측정합니다.

③ 벤치위에 있는 perspex 탱크와 함께 나이프 에지 (피벗)에 균형 팔을 배치합니다.

④ 균형 팔의 끝에서 균형 팬을 매답니다.

⑤ 호스를 수도꼭지부터 배수조까지 연결하고, 다른 호스는 벤치 피드에서 탱크의 상단에 삼각형 구멍으로 연결합니다.

⑥ adjustable과 spirit level을 사용하여 탱크를 평평하게 합니다.

⑦ 균형 팔이 수평이 될 때까지 counter balance 무게를 이동합니다.

⑧ 드레인 콕을 닫고 물의 높이가 사분면의 아래쪽 가장자리에 도달 할 때까지 조정합니다.

⑨ balance pan에 무게를 배치하고, 균형 팔이 수평이 될 때까지 탱크에 천천히 물을 더합니다.

⑩ 분원위의 물 높이와 balance pan 위의 무게를 기록합니다.

⑪ 물 표면 높이가 분원의 끝 면의 정상에 도달 할 때까지 각각의 무게의 증가량에 대해 위의 과정을 반복합니다. 그 다음 무게가 없어질 때까지 무게와 물의 각각의 증가량을 제거합니다.

5. 실험결과

6.47