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1[7급 국가직 수리수문학] 22년 1회차
그림과 같이 물이 가득 차 흐르고 있는 관이 수평으로 놓여 있다. A 단면의 평균유속이 5 m/s일 때, A, B 두 단면의 압력차 [kN/ m2]는? (단, 두 단면 간 손실은 무시하고, A 단면의 단면적은 0.3 m2, B 단면의 단면적은 0.1 m2, 중력가속도는 10 m/s2, 물의 단위중량은 10 kN/m3이다)

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해설

두 단면의 압력차는 100 kN/m2kN/m^{2}이다.

연속방정식으로 B 단면 유속을 구한다.
Q=AAVA=0.3×5=1.5 m3/sQ = A_A V_A = 0.3 \times 5 = 1.5\ \mathrm{m^3/s}
VB=1.50.1=15 m/sV_B = \dfrac{1.5}{0.1} = 15\ \mathrm{m/s}

수평관이고 손실을 무시하므로 베르누이 정리에서 압력차는 속도수두 차이와 같다.
Δp=γ2g(VB2−VA2)=102×10(225−25)=100 kN/m2\Delta p = \dfrac{\gamma}{2g}\left(V_B^2 - V_A^2\right) = \dfrac{10}{2 \times 10}\left(225 - 25\right) = 100\ \mathrm{kN/m^2}

  • 50은 압력차를 한 번 더 절반으로 나눈 값이다.
  • 150은 연속방정식과 베르누이 정리로 구한 압력차와 맞지 않는다.
  • 200은 속도수두를 2g가 아닌 g로 나눈 값이다.

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