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1[소방설비기사(기계) 필기] 19년 1회차

그림에서 물 탱크차가 받는 추력은 약 몇 N인가? (단, 노즐의 단면적은 0.03m20.03m^2이며, 탱크 내의 계기압력은 40kPa이다. 또한 노즐에서 마찰 손실은 무시한다.)

P=40kPa공기물5m

1

2709

2

812

3

5343

4

1489

해설

물 탱크차가 받는 추력은 약 5343 N이며, 계기압력 40 kPa와 수두 5 m를 함께 반영해야 한다.

탱크 수면에서 노즐 출구까지 베르누이 식을 적용하면
V=2(Pρ+gh)=2(40,0001,000+9.8×5)=178≈13.3V=\sqrt{2\left(\dfrac{P}{\rho}+gh\right)}=\sqrt{2\left(\dfrac{40{,}000}{1{,}000}+9.8\times5\right)}=\sqrt{178}\approx13.3 m/s이다.
운동량방정식에 의한 추력은
F=ρQV=ρAV2=1,000×0.03×178≈5,343F=\rho QV=\rho AV^2=1{,}000\times0.03\times178\approx5{,}343 N이다.

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