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1[건설기계설비기사 필기] 19년 1회차
2차원 유동장이 V⃗(x, y)=cxi⃗−cyj⃗\vec{V}(x,\ y)=cx\vec{i}-cy\vec{j} 로 주어질 때, 가속도장 a⃗(x, y)\vec{a}(x,\ y) 는 어떻게 표시되는가? (단, 유동장에서 c는 상수를 나타낸다.)
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해설

물질도함수로 계산하면 가속도장은 a⃗=c2xi⃗+c2yj⃗\vec{a}=c^{2}x\vec{i}+c^{2}y\vec{j}가 된다.

속도성분은 u=cxu=cx, υ=−cy\upsilon=-cy이고 정상유동이므로 시간항은 없다. 각 성분의 편미분은 ∂u∂x=c\dfrac{\partial u}{\partial x}=c, ∂u∂y=0\dfrac{\partial u}{\partial y}=0, ∂υ∂x=0\dfrac{\partial \upsilon}{\partial x}=0, ∂υ∂y=−c\dfrac{\partial \upsilon}{\partial y}=-c이다.

ax=u∂u∂x+υ∂u∂y=(cx)(c)+(−cy)(0)=c2xa_x=u\dfrac{\partial u}{\partial x}+\upsilon\dfrac{\partial u}{\partial y}=(cx)(c)+(-cy)(0)=c^{2}x
ay=u∂υ∂x+υ∂υ∂y=(cx)(0)+(−cy)(−c)=c2ya_y=u\dfrac{\partial \upsilon}{\partial x}+\upsilon\dfrac{\partial \upsilon}{\partial y}=(cx)(0)+(-cy)(-c)=c^{2}y

y성분에서 음수끼리 곱해져 부호가 양(+)으로 바뀌는 점이 핵심이며, 상수 c가 두 번 곱해지므로 cx2cx^{2}·cy2cy^{2}처럼 좌표가 제곱되는 형태가 아니라 c2c^{2}이 계수로 붙는다.

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