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1[정수시설운영관리사 2급 1차] 17년 2회차
다음 그림에서 베르누이 정리를 옳게 적용한 것은? (단, vA, vB, vC 및 PA, PB, PC 는 각각 A, B, C 지점의 유속과 압력이며, w0는 물의 단위중량, g는 중력가속도이다.)
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해설

관 축(B와 C가 놓인 수평 점선)을 기준면으로 잡으면 수면에서 관 축까지의 낙차 h가 곧 전수두가 되고, 이 값이 B의 압력수두+속도수두와 C의 속도수두에 각각 같아진다.

그림의 A는 대기에 열린 수면이므로 압력수두가 0이고 유속도 무시할 수 있어 위치수두 hh만 남는다. B는 기준면 위 높이가 0인 관 내부의 점이라 PBw0+vB22g\dfrac{P_B}{w_0}+\dfrac{v_B^2}{2g}를 가지고, C는 관 끝에서 대기 중으로 분출하는 점이라 압력이 대기압이어서 vC22g\dfrac{v_C^2}{2g}만 남는다.

따라서 세 지점을 잇는 베르누이 식은 h=PBw0+vB22g=vC22gh=\dfrac{P_B}{w_0}+\dfrac{v_B^2}{2g}=\dfrac{v_C^2}{2g}가 되며, 이것이 유일하게 성립하는 관계식이다.

  • B 쪽 항에 hh를 다시 더한 식들은 기준면 위 높이가 0인 점에 위치수두를 중복 계상한 오류다.
  • 탱크 바닥까지의 h1h_1을 더한 식은 흐름과 무관한 높이를 넣은 데다 PC2g\dfrac{P_C}{2g}·vC2g\dfrac{v_C}{2g}처럼 차원이 맞지 않는 항까지 포함한다.

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