그림과 같이 평판의 왼쪽 면에 단면적이 0.01 m2, 속도 10m/s… | [일반기계기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 22년 1회차
그림과 같이 평판의 왼쪽 면에 단면적이 0.01 m2, 속도 10m/s인 물 제트가 직각으로 충돌하고 있다. 평판의 오른쪽 면에 단면적이 0.04 m2인 물 제트를 쏘아 평판이 정지 상태를 유지하려면 속도 V2 는 약 몇 m/s 여야 하는가?
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2.5
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5.0
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4
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해설
양쪽 제트의 운동량 플럭스가 같아야 하므로 V₂ = 5.0 m/s이다.
그림에서 왼쪽 제트는 A₁ = 0.01 m², V₁ = 10 m/s로 평판을 오른쪽으로 밀고, 오른쪽 제트는 A₂ = 0.04 m²로 평판을 왼쪽으로 민다. 평판이 정지하려면 두 힘이 같아야 한다.
ρA₁V₁² = ρA₂V₂² 이므로
V₂ = V₁√(A₁/A₂) = 10 × √(0.01 ÷ 0.04) = 10 × 0.5 = 5.0 m/s면적이 4배이므로 속도는 √4 = 2배 작아진다. 유량(AV)이 같아야 한다고 보면 2.5 m/s가 나오지만, 힘은 AV²에 비례하므로 잘못된 접근이다.
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