그림과 같은 노즐에서 나오는 유량이 0.078m3/s일 때 수위(H)는… | [일반기계기사 필기] 15년 1회차 기출문제 상세 페이지

수위 H는 약 5m다.
그림은 큰 수조 옆면의 노즐(안지름 0.1m)에서 물이 대기 중으로 분출되는 상황이고, H는 수면(점 1)에서 노즐 중심(점 2)까지의 높이다.
먼저 출구 유속을 유량에서 구한다.
$A=\dfrac{\pi}{4}(0.1)^{2}=7.854\times10^{-3}\,\mathrm{m^2}$
$V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{0.078}{7.854\times10^{-3}}=9.93\,\mathrm{m/s}$
수면과 노즐 출구는 모두 대기압이고 수면 강하속도는 무시되므로, 위치수두가 그대로 속도수두로 바뀌는 토리첼리 정리 $V=\sqrt{2gH}$ 가 성립한다.
$H=\dfrac{V^{2}}{2g}=\dfrac{9.93^{2}}{2\times9.8}=5.03\,\mathrm{m}$ 이므로 약 5m다.