안지름 2.0cm인 노즐을 통하여 매초 0.06m 3 의 물을 수평으로 방사할 때, 노즐에서 발생하는 반발력(kN)은? (단, 물의 밀도는 1,000kg/m 3 이고, 원주율은 3.0이다.)

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1[소방시설관리사 1차] 17년 1회차

안지름 2.0cm인 노즐을 통하여 매초 0.06m³의 물을 수평으로 방사할 때, 노즐에서 발생하는 반발력(kN)은? (단, 물의 밀도는 1,000kg/m³이고, 원주율은 3.0이다.)

1.0

1.2

해설

노즐의 반발력은 운동량 방정식  $F=\rho Q V$ 로 구하며, 이를 위해 먼저 노즐 단면적과 유속을 구한다.
단면적  $A=\dfrac{\pi d^2}{4}=\dfrac{3.0\times(0.02)^2}{4}=3.0\times10^{-4}\ \mathrm{m^2}$ 
유속  $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{0.06}{3.0\times10^{-4}}=200\ \mathrm{m/s}$ 
반발력  $F=\rho Q V=1000\times0.06\times200=12000\ \mathrm{N}=12\ \mathrm{kN}$ 
따라서 노즐에서 발생하는 반발력은 12 kN이다.

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