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1[일반기계기사 필기] 15년 3회차

안지름이 50mm인 180°곡관(bend)을 통하여 물이 5m/s의 속도와 0의 계기압력으로 흐르고 있다. 물이곡관에 작용하는 힘은 약 몇 N인가?

24.5

49.1

98.2

해설

180° 곡관은 물의 흐름 방향을 완전히 반대로 바꾸므로, 유체가 곡관에 작용하는 힘은 약 98.2 N이다.
단면적과 유량을 구하면,
 $A=\dfrac{\pi d^2}{4}=\dfrac{\pi\times0.05^2}{4}\approx1.963\times10^{-3}\ \mathrm{m^2},\quad Q=AV\approx9.82\times10^{-3}\ \mathrm{m^3/s}$ 
180° 방향 전환에서는 운동량 변화가 2배로 커지므로,
 $F=2\rho QV=2\times1000\times9.82\times10^{-3}\times5\approx98.2\ \mathrm{N}$

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