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유체공학실험 보고서 - 정수압 측정 실험
실험 결과 요약
분자 간에 상대적 운동이 없는 경우 유체 내에서는 전단응력이 발생하지 않으며 다만 면에 수직한 응력만이 상호 간에 반대방향으로 작용한다. 이와 같은 힘을 압력(pressure)이라 하며, 취급하는 유체가 물인 경우를 정수압(hydrostatic pressure)라 한다.
정수압은 물을 넣은 용기 벽 내면 또는 수중의 가상면에 항상 직각인 방향으로 작용한다. 이것은 면을 따르는 방향의 힘, 즉 전단응력이 정수 중에는 존재하지 않음을 생각하면 당연한 일이다.
이번 실험의 목적은 전체적으로 물에 잠겨 있을 때와 부분적으로 물에 잠겨 있을 때 즉, 완전잠수시와 부분잠수시의 어떤 물체의 면에 작용하는 압력의 작용점과 그 크기를 결정하는데 있다. 이 값의 이론적인 결과를 구해 실제의 값과 비교하고 작용점에 대한 공식과 수면에 연직한 직사각형 표면에 작용하는 힘 즉, 정수압의 타당성 여부를 실험을 통해 조사하였다. 물체가 수면에 잠길 때 수위가 높아짐에 따라서 정지해 있는 유체, 즉 물이 Quadrant에 가하는 압력도 그에 비례하여 커진다는 것을 알게 되었다. 이번 실험을 통해서 얻은 압력의 작용점은 실험값이나 이론값 모두 도심보다 아래에 위치하는 결과를 얻었다. 합력이 도심의 위치에 작용한다면 이러한 도심을 통과하는 힘은 압축 또는 굽힘을 일으키지 못하고, 즉 물체의 평면에 아무런 힘도 일으키지 못하는 상태가 될 것이다. 이론으로 구한 값과 실험을 통해 구한 값을 비교해 보고 단면에 작용하는 힘의 공식과 힘의 중심점인 압력중심과 도심을 구하는 공식을 각각의 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
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. …(생략)
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