지름이 2cm인 관에 밀도 1000kg/m 3 , 점성계수 0.4 Nㆍs/m 2 인 기름이 수평면과 일정한 각도로 기울어진 관에서 아래로 흐르고 있다. 초기 유량 측정위치의 유량이 1×10 -5 m 3 /s이었고, 초기 측정위치에서 10m 떨어진 곳에서의 유량도 동일하다고 하면, 이 관의 수평면에 대해 약 몇 °기울어져 있는가? (단, 관 내 흐름은 완전발달 층류유동이다.)

앱 설치

오픈채팅

버그 신고

개선 요청

다크모드

지름이 2cm인 관에 밀도 1000kg/m3, 점성계수 0.4 Nㆍs/… | [일반기계기사 필기] 16년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 16년 3회차

지름이 2cm인 관에 밀도 1000kg/m³, 점성계수 0.4 Nㆍs/m²인 기름이 수평면과 일정한 각도로 기울어진 관에서 아래로 흐르고 있다. 초기 유량 측정위치의 유량이 1×10^-5m³/s이었고, 초기 측정위치에서 10m 떨어진 곳에서의 유량도 동일하다고 하면, 이 관의 수평면에 대해 약 몇 °기울어져 있는가? (단, 관 내 흐름은 완전발달 층류유동이다.)

6°

8°

10°

12°

해설

두 지점의 유량이 같다는 것은 정상상태의 완전발달 층류이며, 압력차 없이 중력 성분만으로 점성저항을 이겨내는 흐름임을 의미한다.
이 평형에서  $\rho g \sin\theta = \dfrac{32\mu V}{D^2}$ 이고, 평균유속은  $V=Q/A = \dfrac{1\times10^{-5}}{\pi(0.02)^2/4} \approx 0.0318\ \mathrm{m/s}$ 
 $\sin\theta = \dfrac{32\times0.4\times0.0318}{1000\times9.81\times0.02^2} \approx 0.104$  이므로  $\theta \approx 6^\circ$ 가 된다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.

💬 자격증 스터디 커뮤니티헷갈리는 문제, 같이 준비하는 사람들에게 물어보세요

→