그림과 같이 날개가 유량 0.1m3/s, 속도 20m/s의 물 분류를 … | [건설기계설비기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

운동량 방정식을 적용한다. 질량유량 ρQ = 1000×0.1 = 100 kg/s이며, 입구 속도는 수평 아래쪽 30°, 출구 속도는 수평 위쪽 60° 방향이다. F는 날개에 가해지는 수직(연직) 방향 힘 성분에 해당하며, x축(수평)과 y축(연직) 방향 운동량 변화를 각각 구한다.
입구 속도성분: $V_{1x}=20\cos30^\circ=17.32,\ V_{1y}=-20\sin30^\circ=-10$, 출구 속도성분: $V_{2x}=20\cos60^\circ=10,\ V_{2y}=20\sin60^\circ=17.32$.
y방향 힘: $F_y=\rho Q(V_{2y}-V_{1y})=100\times(17.32-(-10))=2732\,N$, x방향 힘: $F_x=\rho Q(V_{2x}-V_{1x})=100\times(10-17.32)=-732\,N$.
합력의 크기는 $F=\sqrt{F_x^2+F_y^2}=\sqrt{732^2+2732^2}\approx 2828\,N$으로 계산되어 2828 N이 된다.