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2차원 직각좌표계 (x, y) 상에서 x방향의 속도 u = 1, y방향… | [건설기계설비기사 필기] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 21년 1회차

2차원 직각좌표계 (x, y) 상에서 x방향의 속도 u = 1, y방향의 속도 v = 2x인 어떤 정상상태의 이상유체에 대한 유동장이 있다. 다음 중 같은 유선 상에 있는 점을 모두 고르면?

  • ㄱ, (1, 1)
  • ㄴ, (1, -1)
  • ㄷ, (-1, 1)
1
ㄱ, ㄴ
2
ㄴ, ㄷ
3
ㄱ, ㄷ
4
ㄱ, ㄴ, ㄷ
해설

같은 유선 위에 있는 점은 (1, 1)과 (−1, 1), 즉 ㄱ과 ㄷ이다.

유선은 속도벡터에 접하는 선이므로 dydx=vu=2x1=2x\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{v}{u}=\dfrac{2x}{1}=2x를 적분해 y=x2+Cy=x^{2}+C를 얻는다. 적분상수 C가 같은 점끼리 같은 유선 위에 있다.

각 점의 C를 구하면 (1, 1)은 C = 1 − 1² = 0, (−1, 1)도 C = 1 − (−1)² = 0으로 같고, (1, −1)만 C = −1 − 1 = −2로 다르다.

결국 앞의 두 점은 y = x²이라는 하나의 포물선 위에, 나머지 한 점은 y = x² − 2 위에 놓인다.

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