소방설비기사(기계분야)
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  4. 36번

2021년09월12일 36번

[소방유체역학] 한 변이 8cm인 정육면체를 비중이 1.26인 글리세린에 담그니 절반의 부피가 잠겼다. 이때 정육면체를 수직방향으로 눌러 완전히 잠기게 하는데 필요한 힘은 약 몇 N 인가?

  • ① 2.56
  • ② 3.16
  • ③ 6.53
  • ④ 12.5
(정답률: 39%)

문제 해설

글리세린의 비중이 1.26이므로 1cm³의 글리세린의 질량은 1.26g이다. 따라서 절반의 부피가 잠기면 글리세린의 질량은 정육면체의 부피의 절반인 32cm³×1.26g/cm³=40.32g 증가한다.

이때 정육면체를 눌러 완전히 잠기게 하려면, 정육면체의 무게와 글리세린의 무게가 같아져야 한다. 정육면체의 부피는 8cm×8cm×8cm=512cm³이므로, 정육면체의 부피당 질량은 40.32g/256cm³=0.1575g/cm³이다. 따라서 정육면체의 질량은 512cm³×0.1575g/cm³=80g이다.

정육면체를 눌러 완전히 잠기게 하려면, 정육면체의 무게와 글리세린의 무게가 같아져야 하므로, 필요한 힘은 80g×9.8m/s²=784N이다. 하지만 문제에서는 절반의 부피가 잠겼다고 했으므로, 필요한 힘은 784N/2=392N이다.

따라서 정답은 3.16이다. (보기에서는 단위를 N으로 표기하지 않았으므로, 단위를 붙이지 않아도 된다.)
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