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1[가스기사 필기] 19년 2회차
단면적이 변화하는 수평 관로에 밀도가 ρ 인 이상유체가 흐르고 있다. 단면적이 A1 인 곳에서의 압력은 P1, 단면적이 A2 이 곳에서의 압력은 P2 이다. A2=A12A_2 = \dfrac{A_1}{2} 이면 단면적이 A2 인 곳에서의 평균 유속은?
1
4(P1P2)3ρ\sqrt{\dfrac{4(P_1 - P_2)}{3\rho}}
2
4(P1P2)15ρ\sqrt{\dfrac{4(P_1-P_2)}{15\rho}}
3
8(P1P2)3ρ\sqrt{\dfrac{8(P_1 - P_2)}{3\rho}}
4
8(P1P2)15ρ\sqrt{\dfrac{8(P_1 - P_2)}{15\rho}}
해설

연속방정식에서 V1A1=V2A2V_1 A_1 = V_2 A_2이고 A2=A12A_2 = \dfrac{A_1}{2}이므로 V1=V22V_1 = \dfrac{V_2}{2}이다.

수평관에서의 베르누이 방정식 P1+12ρV12=P2+12ρV22P_1 + \dfrac{1}{2}\rho V_1^2 = P_2 + \dfrac{1}{2}\rho V_2^2에 대입하면 P1P2=12ρ(V22V224)=38ρV22P_1-P_2 = \dfrac{1}{2}\rho\left(V_2^2 - \dfrac{V_2^2}{4}\right) = \dfrac{3}{8}\rho V_2^2가 된다.

이를 V2V_2에 대해 정리하면 V2=8(P1P2)3ρV_2 = \sqrt{\dfrac{8(P_1-P_2)}{3\rho}}로 등록된 정답과 일치한다.

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