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구가 유체 속을 자유낙하 할 때 받는 항력 F가 점성계수 μ, 지름 D… | [가스기사 필기] 21년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기사 필기] 21년 2회차
구가 유체 속을 자유낙하 할 때 받는 항력 F가 점성계수 μ, 지름 D, 속도 V의 함수로 주어진다. 이 물리량들 사이의 관계식을 무차원으로 나타내고자 할 때 차원해석에 의하면 몇 개의 무차원수로 나타낼 수 있는가?
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해설

항력 F가 점성계수 μ, 지름 D, 속도 V의 함수로 주어지면 변수는 F, μ, D, V 총 4개이고, 기본차원은 질량(M), 길이(L), 시간(T) 3개이다.

버킹엄 파이 정리에 따라 무차원수의 개수는 43=14-3=1개가 되며, 이는 스토크스 법칙(F=3πμDVF=3\pi\mu DV)에서 하나의 무차원 조합만으로 관계가 표현되는 것과 일치한다.

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