지름이 0.01m인 구 주위를 공기가 0.001m/s로 흐르고 있다. … | [일반기계기사 필기] 19년 3회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 19년 3회차
지름이 0.01m인 구 주위를 공기가 0.001m/s로 흐르고 있다. 항력계수 로 정의할 때 구에 작용하는 항력은 약 몇 N인가? (단, 공기의 밀도는 1.1774kg/m3, 점성계수는 1.983×10-5kg/mㆍs이며, Re는 레이놀즈수를 나타낸다.1
1.9×10-9
2
3.9×10-9
3
5.9×10-9
4
7.9×10-9
해설
레이놀즈수가 1보다 작은 완전 층류(스토크스) 영역이므로 주어진 항력계수 식을 그대로 적용하며, 항력은 약 1.9×10-9N이다.
Re = ρVd/μ = (1.1774 × 0.001 × 0.01) / (1.983×10-5) = 0.594
Cp = 24/Re = 24 / 0.594 = 40.4투영면적 A = πd2/4 = π(0.01)2/4 = 7.854×10-5m2
D = Cp × (ρV2/2) × A = 40.4 × (1.1774 × 0.0012 / 2) × 7.854×10-5 = 1.87×10-9N같은 값을 스토크스 법칙 D = 3πμVd = 3π × 1.983×10-5 × 0.001 × 0.01 = 1.87×10-9N로도 확인할 수 있다. 레이놀즈수를 구의 지름 기준으로 잡는 것이 계산의 핵심이다.
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