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▶ 유체역학을 다루는 포스팅
1. 역적-운동량의 원리 (Impulse-Momentum Principle)
1.1) 정의
역적-운동량 원리는 외부 힘이 작용하는 동안 유체의 운동량 변화를 설명합니다. 이 원리는 유체의 흐름에 대한 힘의 효과를 분석할 때 사용됩니다.
1.1.1) 기본 개념
- 유체의 운동량은 속도와 질량의 곱으로 표현됩니다.
- 외부 힘은 유체의 운동량을 변화시킵니다.
- 이 원리는 유체역학에서 힘과 운동량의 관계를 이해하는 데 중요합니다.
예제 문제 및 풀이
예제 1
문제: 일정한 질량유량을 가지는 유체가 특정 속도로 노즐을 통해 분사될 때, 노즐에 작용하는 힘을 계산하시오.
풀이: 역적-운동량 원리에 따라,
\( F = \Delta(mv) \)
여기서 F는 힘, m은 질량, v는 속도입니다. 질량유량 m˙과 초기 및 최종 속도 \( v_{1} , v_{2} \)를 알고 있으면,
\( F = \dot{m} (v_2 – v_1) \)
이 식을 사용하여 노즐에 작용하는 힘을 계산할 수 있습니다.
예제 2
문제: 유체가 방향을 바꾸어 흐르는 파이프 벤드에서 파이프 벤드에 작용하는 힘을 계산하시오.
풀이: 유체의 방향 변화로 인한 운동량 변화는 힘과 동일합니다.
\( F = \dot{m} (\vec{v}_2 – \vec{v}_1) \)
여기서 \( v_{1} , v_{2} \) 는 각각 파이프 벤드의 입구와 출구에서의 속도 벡터입니다. 이들의 차이를 통해 파이프 벤드에 작용하는 힘을 계산할 수 있습니다.
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