바닥에 세워 둔 직육면체 막대를 물제트가 옆에서 수평으로 때리고 있다.… | [소방설비기사(기계) 필기] 23년 4회차 기출문제 상세 페이지

넘어가기 직전에는 밑변 오른쪽 모서리 O를 축으로 삼은 두 모멘트가 팽팽히 맞선다. 하나는 제트가 미는 힘이 만드는 것이고, 다른 하나는 자중이 되돌리려는 것이다. 평판을 정면으로 때리는 제트의 힘은 $F=\rho QV=\rho AV^{2}$ 이고 그 작용점이 높이의 절반이므로 팔 길이는 $0.24/2=0.12$ m , 무게 $W=mg$ 는 두께의 절반인 $0.08/2=0.04$ m 만큼 옆으로 떨어진 자리에서 작용한다.
$\rho AV^{2}\times 0.12 = mg\times 0.04$
$997\times A\times 3^{2}\times 0.12 = 12\times 9.8\times 0.04$
$1076.76\,A = 4.704$ $\rightarrow$ $A=4.369\times 10^{-3}$ m2 = 43.7cm2
거꾸로 짚어 보자. $A=4.369\times 10^{-3}$ m2 이면 $F=997\times 4.369\times 10^{-3}\times 3^{2}=39.2$ N 이고 $39.2\times 0.12=4.70$ N·m , 자중 쪽은 $12\times 9.8\times 0.04=4.70$ N·m 이라 두 값이 맞아떨어져 주어진 조건이 그대로 되살아난다. 오답을 보면 21.8cm²은 제트 쪽 팔을 높이 전체인 0.24m로 잡은 값, 87.4cm²은 무게 쪽 팔을 두께 전체인 0.08m로 잡은 값, 131.1cm²은 속도를 제곱하지 않고 $F=\rho AV$ 로 셈한 값이다.