그림과 같이 3m/s의 속도로 분류의 방향을 따라 이동하는 평판에 10m/s의 속도로 물이 분출하여 충돌한다. 분류의 단면적이 0.02m 2 일 때, 평판이 받는 힘 F는 몇 N인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m 3 으로 한다.)

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1[소방설비산업기사(기계분야) 필기] 16년 2회차

그림과 같이 3m/s의 속도로 분류의 방향을 따라 이동하는 평판에 10m/s의 속도로 물이 분출하여 충돌한다. 분류의 단면적이 0.02m²일 때, 평판이 받는 힘 F는 몇 N인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m³으로 한다.)

해설

그림에서 물은 왼쪽 노즐로부터  $V=10\,\mathrm{m/s}$ 로 분출되고, 오른쪽 평판은 분류와 같은 방향으로  $u=3\,\mathrm{m/s}$ 로 이동하며 힘  $F$ 가 평판에 수직으로 작용한다.
평판이 분류를 따라 도망가므로 충돌에 관여하는 속도는 상대속도  $V-u=10-3=7\,\mathrm{m/s}$ 이다.
 $F=\rho A(V-u)^2=1000\times0.02\times7^2=980\,\mathrm{N}$

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