2021년03월07일 42번
[기계유체역학] Stokes의 법칙에 의해 비압축성 점성유체에 구(sphere)가 낙하될 때 항력(D)을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, μ : 유체의 점성계수, α : 구의 반지름, V : 구의 평균속도, CD : 항력계수, 레이놀즈수가 1보다 작아 박리가 존재하지 않는다고 가정한다.)
- ① D = 6παμV
- ② D = 4 αμV
- ③ D = 2παμV
- ④ D = CDπαμV
(정답률: 35%)
문제 해설
정답: D = 6παμV
이유: Stokes의 법칙은 비압축성 점성유체에서 작은 입자가 움직일 때 항력을 나타내는 법칙이다. 이 법칙에 따르면 구의 경우 항력은 구의 반지름, 유체의 점성계수, 구의 속도에 비례한다. 또한, 구의 크기가 작을수록 항력이 작아지므로 반지름에도 비례한다. 따라서 항력을 나타내는 식은 다음과 같다.
D = 6παμV
여기서 D는 항력, α는 구의 반지름, μ는 유체의 점성계수, V는 구의 평균속도를 나타낸다. 이 식은 Stokes의 법칙에 따라 유도된 것으로, 구의 크기와 속도, 유체의 점성계수에 따라 항력을 계산할 수 있다.
이유: Stokes의 법칙은 비압축성 점성유체에서 작은 입자가 움직일 때 항력을 나타내는 법칙이다. 이 법칙에 따르면 구의 경우 항력은 구의 반지름, 유체의 점성계수, 구의 속도에 비례한다. 또한, 구의 크기가 작을수록 항력이 작아지므로 반지름에도 비례한다. 따라서 항력을 나타내는 식은 다음과 같다.
D = 6παμV
여기서 D는 항력, α는 구의 반지름, μ는 유체의 점성계수, V는 구의 평균속도를 나타낸다. 이 식은 Stokes의 법칙에 따라 유도된 것으로, 구의 크기와 속도, 유체의 점성계수에 따라 항력을 계산할 수 있다.
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