2002년05월26일 60번
[기계유체역학] 물 제트가 수직 하방향으로 떨어지고 있다. 높이 12m 지점에서 제트 지름은 5cm, 속도는 20m/sec이었다. 높이 4m 지점에서의 제트 속도는 얼마인가?
- ① 32.5m/sec
- ② 325m/sec
- ③ 23.6m/sec
- ④ 236m/sec
(정답률: 31%)
문제 해설
제트의 운동에너지는 위치에 따라 변하지만, 운동에너지의 변화량은 일정하다. 따라서 높이 12m 지점에서의 운동에너지와 높이 4m 지점에서의 운동에너지는 같다.
높이 12m 지점에서의 운동에너지는 다음과 같다.
$E_1 = frac{1}{2}mv_1^2$
여기서 $m$은 물의 질량, $v_1$은 높이 12m 지점에서의 제트 속도이다.
$v_1 = 20m/sec$ 이므로,
$E_1 = frac{1}{2} times m times (20m/sec)^2$
높이 4m 지점에서의 운동에너지는 다음과 같다.
$E_2 = frac{1}{2}mv_2^2$
여기서 $v_2$는 높이 4m 지점에서의 제트 속도이다.
$E_1 = E_2$ 이므로,
$frac{1}{2} times m times (20m/sec)^2 = frac{1}{2} times m times v_2^2$
양변을 정리하면,
$v_2 = sqrt{(20m/sec)^2 times frac{12m}{4m}} = 23.6m/sec$
따라서 정답은 "23.6m/sec" 이다.
높이 12m 지점에서의 운동에너지는 다음과 같다.
$E_1 = frac{1}{2}mv_1^2$
여기서 $m$은 물의 질량, $v_1$은 높이 12m 지점에서의 제트 속도이다.
$v_1 = 20m/sec$ 이므로,
$E_1 = frac{1}{2} times m times (20m/sec)^2$
높이 4m 지점에서의 운동에너지는 다음과 같다.
$E_2 = frac{1}{2}mv_2^2$
여기서 $v_2$는 높이 4m 지점에서의 제트 속도이다.
$E_1 = E_2$ 이므로,
$frac{1}{2} times m times (20m/sec)^2 = frac{1}{2} times m times v_2^2$
양변을 정리하면,
$v_2 = sqrt{(20m/sec)^2 times frac{12m}{4m}} = 23.6m/sec$
따라서 정답은 "23.6m/sec" 이다.
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