유체공학실험 보고서

1. 실험 목적 전체적으로 물에 잠겨 있을 때와 부분적으로 물에 잠겨 있을 때 즉, 완전 잠수시와 부분잠수시의 어떤 물체의 면에 작용하는 압력의 작용점과 그 크기를 결정한다. 그리고 이 값의 이론적인 결과를 구해 실제의 값과 비교하고, 작용점에 대한 공식과 수면에 연직한 직사각형 표면에 작용하는 힘 즉, 정수압의 타당성 여부를 실험을 통해 조사한다. 2. 실험 관련 이론 유체 속에 잠겨 있는 물체의 표면에 작용하는 정수력학적 힘을 완전히 결정하기 위해서는 다음과 같은 사항을 구체적으로 명시해야 한다. ①힘의 크기, ②힘의 방향, ③힘의 작용선 (기본적인 수학지식) (1) 합력은 미소한 힘들의 합이다. (2) 어떤 축에 대한 합력의 모멘트는 동일한 축에 대한 분포력의 모멘트와 동일하다. 그리고 정지해 있는 유체가 작용하는 힘의 크기는 아래의 식으로 나타낼 수 있다. . 합력의 작용점은 임의의 축에 대한 합력의 모멘트가 같은 축에 대한 분포력의 모멘트와 동일하게 되는 위치에 있어야 한다. O 점에 대한 전 모멘트는 다음과 같다. 위 식에서 는 2차 모멘트 이므로 전 모멘트는 다음 식으로 나타낼 수 있다. 이다. 따라서, 이고, 평행축 정리로부터 이다. 여기서, 는 도심축 gg 에 관한 관성의 단면 2차 모멘트이다. , 여기서, q는 balance arm에서 수면까지의 거리를 나타낸다. 이고, 이며, 이므로 가 된다. 따라서 압력의 작용점 는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다. 가. 물 속에 부분적으로 잠겨 있는 경우(y < d) < Fig 1 물 속에 부분적으로 잠겨 있는 경우 > 나. 물 속에 완전히 잠겨 있는 경우 완전히 잠겨 있는 평면에 작용하는 힘 F는 도심에서의 압력과 표면적 A의 곱과 동일하다.