수도꼭지에서 곧장 아래로 떨어지는 물줄기를 본다. 꼭지 출구에서 유속이… | [소방설비기사(기계) 필기] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

물줄기 지름은 출구 지름의 약 0.67배가 된다.
대기에 노출된 자유낙하 구간이므로 베르누이식은 속도수두와 위치수두만 남아
$V_2=\sqrt{V_1^{2}+2gh}=\sqrt{1.0^{2}+2(9.8)(0.20)}=\sqrt{4.92}=2.22$ m/s 가 된다.
물이 도중에 사라지거나 늘지 않으므로 $A_1V_1=A_2V_2$ 가 성립하고, 단면적 비는 $\dfrac{A_2}{A_1}=\dfrac{V_1}{V_2}=\dfrac{1.0}{2.22}=0.451$ 이다.
지름은 면적의 제곱근을 따르므로 $\dfrac{d_2}{d_1}=\sqrt{0.451}=0.67$ 배다.
즉 줄기가 얇아지는 까닭은 물이 줄어서가 아니라, 빨라진 흐름을 같은 양으로 통과시키려면 통로가 좁아질 수밖에 없기 때문이다. 0.45는 지름이 아닌 단면적 비, 2.22는 속도 비, 1.49는 지름 비를 뒤집은 값이다.