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바닷물 밀도는 수면에서 1025 kg/m3 이고 깊이 100m 마다 0… | [일반기계기사 필기] 19년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 19년 2회차
바닷물 밀도는 수면에서 1025 kg/m3 이고 깊이 100m 마다 0.5 kg/m3 씩 증가한다. 깊이 1000m에서 압력은 계기압력으로 약 몇 kPa 인가?
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9560
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10080
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10240
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10800
해설

깊이 1000 m에서의 계기압력은 약 10080 kPa이다.

밀도가 깊이에 따라 ρ(z)=1025+0.005z [kg/m3]\rho(z)=1025+0.005z\ [\mathrm{kg/m^3}]로 선형 증가하므로, 압력은 이를 깊이에 대해 적분한 P=01000ρ(z)gdzP=\displaystyle\int_0^{1000}\rho(z)g\,dz로 구한다.

밀도가 깊이에 대해 1차식이므로 적분값은 평균밀도를 쓴 것과 같다. 깊이 1000 m에서의 밀도가 1025+0.005×1000=1030 kg/m31025+0.005\times1000=1030\ \mathrm{kg/m^3}이므로 평균밀도는 1025+10302=1027.5 kg/m3\dfrac{1025+1030}{2}=1027.5\ \mathrm{kg/m^3}이고, P=1027.5×9.81×100010,080,000 Pa10080 kPaP=1027.5\times9.81\times1000\approx10{,}080{,}000\ \mathrm{Pa}\approx10080\ \mathrm{kPa}이다.

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