그림과 같은 중앙부분에 구멍이 뚫린 원판에 지름 20㎝의 원형 물제트가 대기압 상태에서 5m/s의 속도로 충돌하여, 원판 뒤로 지름 10㎝의 원형 물제트가 5m/s의 속도로 흘러나가고 있을 때, 원판을 고정하기 위한 힘은 약 몇 N인가?
1
893
2
673
3
770
4
589
해설
운동량 방정식에서 원판이 받는 힘은 유입 운동량에서 구멍으로 빠져나가는 운동량을 뺀 값이다. 유입: A1=4π(0.2)2=0.03142 m², ρA1V2=1000×0.03142×52=785.4 N 유출: A2=4π(0.1)2=0.007854 m², ρA2V2=1000×0.007854×52=196.3 N F=785.4−196.3≈589 N 이므로 ④ 589가 정답이다. 구멍을 무시하고 ρA1V2 만 쓰면 785N이 되어 틀린다.