2007년03월04일 43번
[기계유체역학] 아래 그림과 같이 폭이 3m이고, 높이가 4m인 수문의 상단이 수면 아래 1m에 놓여 있다. 이 수문에 작용하는 압력에 의한 외력의 작용점은 수면 아래로 몇 m 인가?
- ① 4.77 m
- ② 3.44 m
- ③ 2.36 m
- ④ 1.86 m
(정답률: 알수없음)
문제 해설
수문에 작용하는 압력은 수면 아래 1m의 물의 무게에 의해 결정된다. 물의 밀도는 1000kg/m³ 이므로, 수면 아래 1m의 물의 무게는 1000kg/m³ x 9.8m/s² x 1m² = 9800N 이다. 이 무게는 수문의 중심에 작용하는 것이 아니므로, 수문의 상단에서 작용하는 압력을 계산하기 위해서는 수면 아래 1m의 물의 무게 중심과 수문의 중심 사이의 거리를 계산해야 한다.
수면 아래 1m의 물의 무게 중심은 수면 아래 0.5m 이므로, 이 지점에서 작용하는 압력은 9800N / (3m x 0.5m) = 3266.67 Pa 이다. 이 압력이 수문에 작용하는 외력이며, 이 외력의 작용점은 수면 아래 1m + 0.5m = 1.5m 에 놓여 있다. 따라서, 수문에 작용하는 압력에 의한 외력의 작용점은 수면 아래 1.5m + 1.94m = 3.44m 이다.
따라서, 정답은 "3.44 m" 이다.
수면 아래 1m의 물의 무게 중심은 수면 아래 0.5m 이므로, 이 지점에서 작용하는 압력은 9800N / (3m x 0.5m) = 3266.67 Pa 이다. 이 압력이 수문에 작용하는 외력이며, 이 외력의 작용점은 수면 아래 1m + 0.5m = 1.5m 에 놓여 있다. 따라서, 수문에 작용하는 압력에 의한 외력의 작용점은 수면 아래 1.5m + 1.94m = 3.44m 이다.
따라서, 정답은 "3.44 m" 이다.
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