그림과 같은 중앙부분에 구멍이 뚫린 원판에 지름 20㎝의 원형 물제트가… | [소방설비기사(기계) 필기] 22년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 22년 2회차

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?

893

673

770

589

해설

원판을 고정하기 위한 힘은 약 589 N이다.
운동량 방정식에서 원판이 받는 힘은 유입 운동량에서 구멍으로 빠져나가는 운동량을 뺀 값이다.
유입:  $A_1 = \dfrac{\pi}{4}(0.2)^2 = 0.03142$  m²,  $\rho A_1 V^2 = 1000 \times 0.03142 \times 5^2 = 785.4$  N
유출:  $A_2 = \dfrac{\pi}{4}(0.1)^2 = 0.007854$  m²,  $\rho A_2 V^2 = 1000 \times 0.007854 \times 5^2 = 196.3$  N
 $F = 785.4 - 196.3 \approx 589$  N
구멍을 무시하고  $\rho A_1 V^2$  만 쓰면 785N이 되어 틀린다.

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