세 액체가 그림과 같은 U자관 들어있을 때, 가운데 유체 S 2 의 비중은 얼마인가? (단, 비중 S 1 =1, S 3 =2, h 1 =20cm, h 2 =10cm, h 3 =30cm이다.)

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1[소방설비산업기사(기계분야) 필기] 19년 3회차

세 액체가 그림과 같은 U자관 들어있을 때, 가운데 유체 S₂의 비중은 얼마인가? (단, 비중 S₁=1, S₃=2, h₁=20cm, h₂=10cm, h₃=30cm이다.)

해설

그림의 U자관에서 왼쪽 관에는 위에서부터 S₁이 h₁=20cm 구간을 차지하고 그 아래로 S₂가 이어지며, 오른쪽 관은 S₃가 h₃=30cm 구간을 차지한다. 좌·우 액체의 윗면 높이가 서로 같고, S₂와 S₃의 경계면은 왼쪽 S₁ 하단보다 h₂=10cm 아래에 있다.

양쪽 윗면이 같은 높이의 대기압이므로, S₂–S₃ 경계면 높이에서 좌우 압력을 같게 두면 $S_1 h_1 + S_2 h_2 = S_3 h_3$ 가 성립한다.

수치를 대입하면 $1 \times 20 + S_2 \times 10 = 2 \times 30$ 이므로 $10 S_2 = 40$ , 따라서 S₂ = 4이다.

$h_3 = h_1 + h_2 = 30\,\mathrm{cm}$ 로 높이 관계가 맞아떨어지는지 먼저 확인하면 식을 세우기 쉽다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.

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