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▶ 유체역학을 다루는 포스팅
2. 항력 (Drag)
2.1) 항력의 구성 요소
항력은 유체가 물체에 작용하여 운동을 방해하는 힘입니다. 두 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
2.1.1) 정면 항력 (Form Drag)
- 정의: 물체의 형상과 크기에 의해 생성되는 항력.
- 특성: 주로 물체의 전면적과 유체의 압력 차이에 의해 결정됩니다.
2.1.2) 표면 항력 (Skin Friction Drag)
- 정의: 물체 표면과 유체 사이의 마찰에 의해 발생하는 항력.
- 특성: 주로 물체의 표면 거칠기와 유체의 점성에 의해 영향을 받습니다.
2.2) 항력 계수 (Drag Coefficient)
항력 계수는 항력의 크기를 나타내는 무차원 수입니다.
\( C_d = \frac{2D}{\rho v^2 A} \)
- \( C_d \): 항력 계수
- D: 항력
- ρ: 유체 밀도
- v: 유체 속도
- A: 물체의 단면적
예제 문제 및 풀이
예제 1
문제: 속도가 5m/s인 공기 중에서, 단면적이 1m²인 평판에 작용하는 항력을 계산하시오. 공기 밀도는 1.225kg/m³이고, 항력 계수는 1.28입니다.
풀이:
\( D = \frac{C_d \rho v^2 A}{2} \)
\( D = \frac{1.28 \times 1.225 \times 5^2 \times 1}{2} \)
\( D = 20.2 \, \text{N} \)
따라서 평판에 작용하는 항력은 20.2N입니다.
예제 2
문제: 동일한 조건에서 속도를 10m/s로 증가시킬 경우 항력을 계산하시오.
풀이:
\( D = \frac{1.28 \times 1.225 \times 10^2 \times 1}{2} \)
\( D = 80.8 \, \text{N} \)
따라서 속도가 10m/s일 때 항력은 80.8N입니다.
다른 기계 가공법 링크
유체역학 (33) – Darcy Equation(달시 방정식)
유체역학 (32) – 비 원형 관로 (Non-Circular Ducts)
유체역학 (35) – 부차적 손실 (Minor Losses)