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1[소방설비기사(기계) 필기] 16년 1회차

그림과 같이 속도  $V$ 인 유체가 정지하고 있는 곡면 깃에 부딪혀 그림의 각도로 유동 방향이 바뀐다 유체가 곡면에 가하는 힘의  $x, y$  성분의 크기를  $|F_x|$ 와  $|F_y|$ 라 할 때  $|F_y|/|F_x|$ 는? (단, 유동 단면적은 일정하고,  $0° \lt \theta \lt 90°$ 이다.)

 $\dfrac{1-\cos\theta}{\sin\theta}$

 $\dfrac{1-\sin\theta}{\cos\theta}$

 $\dfrac{\sin\theta}{1-\cos\theta}$

 $\dfrac{\cos\theta}{1-\sin\theta}$

해설

운동량 방정식을 적용하면 유량 Q , 속도 크기 일정( V )이므로 유체가 깃에 가하는 힘은  $|F_x|=\rho QV(1-\cos\theta)$  ,  $|F_y|=\rho QV\sin\theta$  이다. 따라서  $\dfrac{|F_y|}{|F_x|}=\dfrac{\sin\theta}{1-\cos\theta}$  이다.  $\dfrac{1-\cos\theta}{\sin\theta}$  는  $|F_x|/|F_y|$  로 분모·분자를 뒤바꾼 값이다.

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