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1[건설기계설비기사 필기] 18년 1회차

(x, y)좌표계의 비회전 2차원 유동장에서 속도 포텐셜(potential) ø는 ø=2x2y로 주어졌다. 이때 점(3,2)인 곳에서 속도 백터는? (단, 속도포텐셜 ø는 V⃗\vec{V} ≡ ∇ø=gradø로 정의된다.)

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해설

점 (3, 2)에서의 속도 벡터는 24i + 18j이다.

속도 포텐셜의 정의 V⃗=∇ϕ\vec{V}=\nabla\phi 에 따라 각 성분은 u=∂ϕ∂xu=\dfrac{\partial \phi}{\partial x}, v=∂ϕ∂yv=\dfrac{\partial \phi}{\partial y} 로 구한다.

ϕ=2x2y\phi=2x^2y 이므로 u=4xyu=4xy, v=2x2v=2x^2 이고, 점 (3, 2)를 대입하면 u=4×3×2=24u=4\times3\times2=24, v=2×32=18v=2\times3^2=18 이다.

따라서 V⃗=24i⃗+18j⃗\vec{V}=24\vec{i}+18\vec{j} 이다. 두 성분 모두 양수이므로 앞에 음부호가 붙은 형태는 성립하지 않고, 12i + 9j 는 미분에서 나온 계수 2를 빠뜨린 값이다.

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