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지름이 1 m인 원형 탱크에 단면적이 0.1 m2인 관을 통해 물이 0… | [건설기계설비기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 18년 3회차
지름이 1 m인 원형 탱크에 단면적이 0.1 m2인 관을 통해 물이 0.5 m/s의 평균 속도로 유입되고, 같은 단면적의 관을 통해 1 m/s의 속도로 유출된다. 이때 탱크 수위의 변화 속도는 약 얼마인가?
1
-0.032 m/s
2
-0.064 m/s
3
-0.128 m/s
4
-0.256 m/s
해설

탱크 수위의 변화 속도는 약 -0.064 m/s이다.

탱크 단면적은 Atank=π4(1)2≈0.785 m2A_{tank} = \dfrac{\pi}{4}(1)^2 \approx 0.785\ \mathrm{m^2}이고, 유입·유출 유량은 각각 Qin=0.1×0.5=0.05 m3/sQ_{in} = 0.1\times0.5 = 0.05\ \mathrm{m^3/s}, Qout=0.1×1=0.1 m3/sQ_{out} = 0.1\times1 = 0.1\ \mathrm{m^3/s}이다.

연속방정식에 의해 Atankdhdt=Qin−Qout=−0.05 m3/sA_{tank}\dfrac{dh}{dt} = Q_{in}-Q_{out} = -0.05\ \mathrm{m^3/s}이므로 dhdt=−0.050.785≈−0.064 m/s\dfrac{dh}{dt} = \dfrac{-0.05}{0.785} \approx -0.064\ \mathrm{m/s}이다. 음수는 수위가 낮아짐을 뜻한다.

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