지름(D) 60mm인 물 분류가 30m/s의 속도(V)로 고정평판에 대… | [소방설비산업기사(기계분야) 필기] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

그림을 보면 지름 D = 60mm인 물 분류가 V = 30m/s로 수평하게 날아와, 지면과 45°로 기울어진 평판에 부딪혀 판을 따라 위로 꺾인다. 이때 판이 받는 힘은 수평 성분 $F_x$와 지면에 수직인 아래 방향 성분 $F_y$로 나뉜다.
먼저 분류의 유량과 운동량 유동률을 구한다. $A = \frac{\pi}{4}(0.06)^2 = 2.827\times10^{-3}\,\mathrm{m^2}$, $Q = AV = 2.827\times10^{-3}\times30 = 0.0848\,\mathrm{m^3/s}$ 이므로 $\rho QV = 1000\times0.0848\times30 \approx 2545\,\mathrm{N}$ 이다.
물줄기가 판면을 따라 45°만큼 방향을 바꾸면서 연직 방향 운동량이 새로 생기므로, 그 반작용으로 판에는 아래쪽으로 $F_y = \rho QV\sin 45^\circ$ 가 작용한다. 계산하면 $F_y = 2545 \times 0.7071 \approx 1799\,\mathrm{N}$, 즉 약 1800N이다.