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무한히 큰 고정평판과 이동평판 사이에 점성계수가 0.2N·s/m2인 유… | [국회직 9급 기계일반] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[국회직 9급 기계일반] 23년 1회차
무한히 큰 고정평판과 이동평판 사이에 점성계수가 0.2N·s/m2인 유체가 그림과 같은 선형속도분포를 갖는다. 이동평판의 속도가 4m/s로 일정하고, 평판 사이의 거리 h\mathbf{h}가 0.02m로 일정할 때, 이동평판 벽면에 작용하는 전단응력은? (단위: Pa)
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해설

이동평판 벽면의 전단응력은 40 Pa40\ \mathrm{Pa}이다. 뉴턴의 점성법칙에 따라 점성계수와 속도구배의 곱으로 구한다.

속도분포가 선형이므로 속도구배는 어디서나 같다.
dvdy=4 m/s0.02 m=200 s−1\dfrac{dv}{dy}=\dfrac{4\ \mathrm{m/s}}{0.02\ \mathrm{m}}=200\ \mathrm{s^{-1}}

전단응력을 계산한다.
τ=μdvdy\tau=\mu\dfrac{dv}{dy}
τ=0.2 N⋅s/m2×200 s−1\tau=0.2\ \mathrm{N\cdot s/m^{2}}\times 200\ \mathrm{s^{-1}}
τ=40 N/m2=40 Pa\tau=40\ \mathrm{N/m^{2}}=40\ \mathrm{Pa}

  • 1010은 틀리다. 속도구배가 50 s−150\ \mathrm{s^{-1}}일 때의 값이다.
  • 2020은 틀리다. 속도구배가 100 s−1100\ \mathrm{s^{-1}}일 때의 값이다.
  • 3030은 틀리다. 속도구배가 150 s−1150\ \mathrm{s^{-1}}일 때의 값이다.
  • 5050은 틀리다. 속도구배가 250 s−1250\ \mathrm{s^{-1}}일 때의 값이다.

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