수심이 1.2m인 수조의 밑바닥에 길이 4.5m, 지름 2cm인 원형관이 연직으로 설치되어 상세 페이지

수조 밑바닥에서 0.5m 떨어진 연직관 내의 수압을 구하려면, 그 위치의 수심을 파악해야 한다. 수조 수심이 1.2m이고 연직관이 밑바닥에서 시작하므로, 관 내에서 밑바닥으로부터 0.5m 높이의 지점은 수면 아래 1.2 - 0.5 = 0.7m 깊이에 위치한다. 물이 배수되기 시작한 초기에는 수면이 아직 관 위에 있으므로 관 내부도 수로 채워진 상태이다. 이 지점의 수압은 $p = \gamma h = 9.81 \times 0.7 = 6.867 \text{ kN/m}^2$이다. 그런데 관이 연직으로 설치되고 배수 초기에 관 입구가 노출되기 시작하면, 관 내부의 물이 하강하면서 그 위쪽에 음의 압력(진공)이 발생한다. 0.5m 높이에서 관 상단(4.5m)까지의 거리는 4.5 - 0.5 = 4.0m이고, 물이 충분히 내려가면 이 구간에 진공이 형성되어 수압은 음수가 된다. 손실이 없을 때 베르누이 방정식에서 관 상단이 대기압 기준 0일 때, 0.5m 높이 지점의 압력은 $p = -\gamma(4.0) = -9.81 \times 4.0 = -39.24 \text{ kN/m}^2$이다.