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연직으로 세워진 폭 3m, 높이 2m의 직사각형 수문이 물속에 잠겨 있… | [가스기사 필기] 23년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기사 필기] 23년 3회차

연직으로 세워진 폭 3m, 높이 2m의 직사각형 수문이 물속에 잠겨 있고, 수문의 윗변은 수면으로부터 1m 깊이에 있다. 이 수문에 작용하는 전압력과 수면으로부터 압력중심까지의 깊이는 약 얼마인가? (단, 물의 비중량은 9.8kN/m3이다.)

1

전압력 58.8kN, 압력중심 깊이 1.50m

2

전압력 117.6kN, 압력중심 깊이 2.00m

3

전압력 117.6kN, 압력중심 깊이 2.17m

4

전압력 176.4kN, 압력중심 깊이 2.33m

해설

잠긴 평면에 작용하는 전압력은 F=γhˉAF=\gamma\bar{h}A이다.
도심 깊이가 hˉ=1+22=2 m\bar{h}=1+\dfrac{2}{2}=2\,\mathrm{m}, 면적이 A=3×2=6 m2A=3\times 2=6\,\mathrm{m^2}이므로
F=9.8×2×6=117.6 kNF=9.8\times 2\times 6=117.6\,\mathrm{kN}이다.

압력중심 깊이는 yp=hˉ+IGhˉA=2+3×23/122×6≈2.17 my_p=\bar{h}+\dfrac{I_G}{\bar{h}A}=2+\dfrac{3\times 2^3/12}{2\times 6}\approx 2.17\,\mathrm{m}로, 언제나 도심보다 아래에 놓인다.

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