직경이 10cm인 90° 엘보에 계기압력 2kgf/cm2 의 물이 3m… | [가스기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

엘보를 지나는 유체가 관에 미치는 힘은 압력에 의한 힘과 운동량 변화에 의한 힘의 합으로 구한다. 관의 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}d^2=\dfrac{\pi}{4}(10\text{cm})^2\approx78.5\text{cm}^2$이다.
압력에 의한 힘은 $P\times A=2\times78.5\approx157\text{kgf}$이고, 유량 $Q=Av=78.5\text{cm}^2\times3\text{m/s}\approx0.0236\text{m}^3/\text{s}$에 대해 운동량 변화에 의한 힘은 $\rho Qv\approx1000\times0.0236\times3\approx70.7\text{N}\approx7.2\text{kgf}$이다.
90°로 방향이 꺾이면서 x방향 운동량이 0으로 줄어드므로, 엘보를 고정하는 데 필요한 x방향 힘은 두 힘을 더한 $157+7.2\approx164\text{kgf}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.