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1[토목기사 필기] 22년 2회차
그림과 같은 수조 벽면에 작은 구멍을 뚫고 구멍의 중심에서 수면까지 높이가 h일 때, 유출속도 V는? (단, 에너지 손실은 무시한다.)
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2
3
2gh
4
gh
해설
에너지 손실을 무시한 작은 오리피스의 유출속도는 V = √(2gh)다(토리첼리 정리).
그림처럼 수면과 구멍 중심의 높이차가 h일 때, 수면의 한 점과 구멍 출구를 잇는 유선에 베르누이 식을 세운다. 수면은 유속이 거의 0이고 대기압, 구멍 출구도 대기압이므로 압력수두는 서로 상쇄된다.
h + 0 = 0 + V2/2g
V2 = 2gh
V = √(2gh)즉 위치수두 h가 그대로 속도수두로 바뀐 형태다. 실제 오리피스라면 유속계수를 곱해 V = Cv√(2gh)로 쓰지만, 손실을 무시하라 했으므로 Cv = 1이다. 2를 빼먹은 √(gh)나 제곱근을 벗긴 2gh는 차원과 유도 과정 모두 맞지 않는다.
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