그림과 같이 비중이 1.3인 유체 위에 깊이 1.1m로 물이 채워져 있… | [일반기계기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

물 1.1m와 그 아래 비중 1.3인 유체 0.5m가 만드는 압력을 토리첼리 식으로 풀면 출구 평균속도는 약 5.1m/s이다.
그림에서 위층은 물 1.1m, 아래층은 비중 1.3인 유체이고 출구(직경 5cm)는 두 층 경계면에서 0.5m 아래에 뚫려 있다. 출구의 게이지압은
p = 9800 × 1.1 + (1.3 × 9800) × 0.5 = 10780 + 6370 = 17150Pa
이 압력을 실제로 흘러나오는 유체(ρ = 1300kg/m³)의 수두로 환산하면
H = 17150 ÷ (1.3 × 9800) = 1.75 ÷ 1.3 ≒ 1.346m
V = √(2gH) = √(2 × 9.81 × 1.346) ≒ 5.1m/s
비중이 다른 층은 반드시 무게로 환산해 더해야 하며, 1.1+0.5=1.6m를 그대로 넣으면 안 된다. 출구 직경 5cm는 유량 Q=AV를 구할 때 쓰는 값이라 유출 속도 자체와는 무관하다.