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1[소방설비산업기사(기계분야) 필기] 15년 1회차
유체의 밀도 A는 kg/m3, 점성계수 B는 Nㆍs/m2, 동점성계수 C는 m2/s, 속도기울기(du/dy) D는 s-1이고, A, B, C, D의 수치가 각각 다은과 같을 때 전단응력이 가장 작은 것은?
1
A=1000, B=0.002, D=0.1
2
A=1200, B=0.01, D=0.1
3
A=1000, B=5×10-6, D=0.2
4
A=1200, B=1×10-5, D=0.1
해설

뉴턴 유체의 전단응력은 τ=μdudy\tau=\mu\dfrac{du}{dy}이므로 점성계수와 속도기울기의 곱으로 정해지고 밀도는 직접 관여하지 않는다. 다만 문두가 점성계수와 별도로 동점성계수를 정의해 둔 데서 알 수 있듯, 10−6∼10−510^{-6}\sim10^{-5}대의 작은 값으로 주어진 조합은 점성계수가 아니라 동점성계수이므로 μ=ρν\mu=\rho\nu로 환산한 뒤 속도기울기를 곱해야 한다.

  • 점성계수 0.002, 속도기울기 0.1 → τ=2×10−4 N/m2\tau=2\times10^{-4}\ \mathrm{N/m^2}
  • 점성계수 0.01, 속도기울기 0.1 → τ=1×10−3 N/m2\tau=1\times10^{-3}\ \mathrm{N/m^2}
  • 밀도 1000, 동점성계수 5×10−65\times10^{-6}, 속도기울기 0.2 → τ=1000×5×10−6×0.2=1×10−3 N/m2\tau=1000\times5\times10^{-6}\times0.2=1\times10^{-3}\ \mathrm{N/m^2}
  • 밀도 1200, 동점성계수 1×10−51\times10^{-5}, 속도기울기 0.1 → τ=1200×1×10−5×0.1=1.2×10−3 N/m2\tau=1200\times1\times10^{-5}\times0.1=1.2\times10^{-3}\ \mathrm{N/m^2}

따라서 밀도 1000, 점성계수 0.002, 속도기울기 0.1인 조합의 2×10−4 N/m22\times10^{-4}\ \mathrm{N/m^2}이 가장 작다.

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