2016년08월21일 51번
[기계유체역학] 그림과 같이 반지름 R인 한 쌍의 평행 원판으로 구성된 점도측정기(parallel plate viscometer)를 사용하여 액체시료의 점성계수를 측정하는 장치가 있다. 아래쪽 원판은 고정되어 있고 위쪽의 원판은 아래쪽 원판과 높이 h를 유지한 상태에서 각 속도 ω로 회전하고 있으며 갭 사이를 채운 유체의 점도응 위 평판을 정상적으로 돌리는데 필요한 토크를 측정하여 계산한다. 갭 사이의 속도 분포는 선형적이며, Newton 유체일 때, 다음 중 회전하는 원판의 밑면에 작용하는 전단응력의 크기에 대한 설명으로 맞는 것은?
- ① 중심축으로부터의 거리에 관계없이 일정하다.
- ② 중심축으로부터의 거리에 비례하여 선형적으로 증가한다.
- ③ 중심축으로부터의 거리의 제곱에 비례하여 증가한다.
- ④ 중심축으로부터의 거리에 반비례하여 감소한다.
(정답률: 12%)
문제 해설
회전하는 원판의 밑면에 작용하는 전단응력은 갭 사이의 속도 분포에 비례한다. 갭 사이의 속도 분포는 중심축으로부터의 거리에 비례하여 선형적으로 증가하기 때문에, 회전하는 원판의 밑면에 작용하는 전단응력의 크기도 중심축으로부터의 거리에 비례하여 선형적으로 증가한다. 따라서, 정답은 "중심축으로부터의 거리에 비례하여 선형적으로 증가한다."이다.
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