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그림과 같이 직경 2 m인 원형관의 절반을 채운 채로 물이 흐르고 있다… | [7급 국가직 수리수문학] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 수리수문학] 25년 1회차
그림과 같이 직경 2 m인 원형관의 절반을 채운 채로 물이 흐르고 있다. 이때, 관의 벽 AB 구간에 작용하는 관의 단위 길이당 수평방향의 힘 FhF_h[N/m]와 연직방향의 힘 FvF_v[N/m]를 바르게 연결한 것은? (단, 중력가속도는 10 m/s2, 원주율은 3.14, 물의 단위중량은 10 kN/m3으로 한다)

FhF_h      FvF_v
문제 이미지
1
500      785
2
785      500
3
5,000      7,850
4
7,850      5,000
해설

수평력은 5,000 N/m, 연직력은 7,850 N/m이다. 곡면 AB는 관 바닥에서 수면까지의 사분원 호이다.

수평력 = 곡면의 연직 투영면(높이 1 m)에 작용하는 정수압
Fh=γhGA=10×0.5×(1×1)=5 kN/mF_h=\gamma h_G A=10\times0.5\times(1\times1)=5\ \mathrm{kN/m}

연직력 = 곡면 위 물의 무게(사분원 면적)
Fv=γπr24=10×3.14×124=7.85 kN/mF_v=\gamma\dfrac{\pi r^2}{4}=10\times\dfrac{3.14\times1^2}{4}=7.85\ \mathrm{kN/m}

  • 500과 785의 조합은 kN을 N으로 환산할 때 자릿수를 하나 적게 잡은 값이다.
  • 785와 500의 조합은 자릿수 오류에 더해 수평·연직을 뒤바꾼 값이다.
  • 7,850과 5,000의 조합은 수평력과 연직력을 서로 바꿔 짝지은 값이다.

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