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소방기계필기
수직평판에 작용하는 힘 / 원형 물제트가 원판에 충돌 / 원판은 이동
- 작성자
- shon0151
- 작성일
- 2025-12-23 11:41:05
- No.
- 186216
- 교재명
- 소방설비기사 기계분야 필기 기출문제집
- 페이지
- P.533
- 번호/내용
- #25
- 강사명
- 이창선
위는 다른 수강자께서 질문하신 내용 및 다산에서의 답변입니다.
저는 답변 내용 중 평판이 고정되어 있지 않은 경우 공식으로 풀고자 함이 아닙니다.(공식의 전개과정을 알기 위함입니다.)
운동량방정식 F = mV = ρQV /// m 질량유량, Q 체적유량, V 속도
1)평판이 움직이지 않는다면 물제트가 유량 Q, 속도 V로 힘을 가하며, 평판의 속도는 V-0 =V이므로
F = ρQ(V-0) = ρAV(V-0) = ρAV²
2)평판이 움직인다 하여도, 물제트는 여전히 유량 Q, 속도 V로 힘을 가하며, 평판만 U의 속도로 움직이므로,
F = ρQ (V-U) = ρAV(V-U)가 되어야 하는 것 아닌가요?
질문하신 내용은 유체역학의 검사체적(control volume) 설정과 상대 속도의 개념에서 매우 중요한 부분입니다.
결론부터 말씀드리면, 평판이 움직일 때 노즐에서 나오는 유량 Q와 실제로 평판에 부딪히는 유량 Q'는 서로 다르기 때문에 식이 달라집니다.
정지된 평판의 경우 F = ρAV² 이고 이동하는 평판의 경우 물제트가 평판에 도달했을 때 느끼는 충격속도는 V가 아니고 상대속도 V-U입니다.
따라서, 평판이 이동할 경우 F = ρA(V-U)²이 됩니다.