그림과 같이 속도 V인 유체가 속도 U로 움직이는 곡면에 부딪혀 90°… | [일반기계기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

움직이는 곡면에 가해지는 수평력은 상대속도 (V−U)의 제곱에 비례하므로, V와 U의 차이가 가장 큰 조합이 답이다.
그림에서 유체는 속도 V로 수평 유입되어 곡면을 따라 90° 꺾여 연직 위로 빠져나가고, 곡면은 유체와 같은 방향으로 속도 U로 달아난다. 곡면에서 본 상대속도는 (V−U)이고 유출 쪽에는 수평 성분이 없으므로
Fx = ρA(V−U)·[(V−U) − 0] = ρA(V−U)²
유동단면적 A가 일정하다고 했으니 (V−U)²만 비교하면 된다.
V=10, U=5 → (10−5)² = 25
V=20, U=15 → (20−15)² = 25
V=10, U=4 → (10−4)² = 36
V=25, U=20 → (25−20)² = 25
V가 25로 가장 커도 U와의 차이가 5면 힘은 다른 조합과 똑같다. 속도 차가 6인 V=10m/s·U=4m/s에서 수평력이 최대가 된다.