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비중 0.9인 기름과 눌린 공기가 함께 들어찬 밀폐 용기의 옆벽에, 한… | [소방설비기사(기계) 필기] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 25년 1회차

비중 0.9인 기름과 눌린 공기가 함께 들어찬 밀폐 용기의 옆벽에, 한 변이 0.5m인 정사각형 판이 그림처럼 붙어 있다. 공기가 눌러 주는 몫을 걷어내고 기름의 정수압만이 이 판에 얹는 힘은 몇 kN인가?
100kPa공기기름판1.5m0.5m

1

3.86kN

2

4.96kN

3

9.92kN

4

29.96kN

해설

밀폐된 용기 속 평판이 떠안는 힘은 F=(P0+γhc)AF=(P_0+\gamma h_c)A 로, 액면을 내리누르는 공기압 몫과 액체 스스로의 정수압 몫이 겹쳐 있다.

그림에서 기름 표면부터 판 윗변까지가 1.5+0.5=21.5+0.5=2 m 이고 판 자체가 0.5 m 이니 도심은 hc=2+0.25=2.25h_c=2+0.25=2.25 m 깊이, 넓이는 A=0.52=0.25 m2A=0.5^{2}=0.25\,\text{m}^2 다.
기름의 비중량이 0.9×9.8=8.82 kN/m30.9\times 9.8=8.82\,\text{kN/m}^3 이므로 정수압 몫은
8.82×2.25×0.25=4.968.82\times 2.25\times 0.25=4.96 kN 이 된다.

여기에 공기 몫 100×0.25=25100\times 0.25=25 kN 을 얹은 29.96 kN 이 판이 실제로 견디는 전체 힘이며, 도심을 1.75 m 로 잡으면 3.86 kN, 넓이를 0.5 m² 로 잡으면 9.92 kN 으로 어긋난다.

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