2010년09월05일 44번

[기계유체역학]
바람에 수직하게 놓인 지름 40 cm의 원판(disk)이 받는 합력은 0.4 N이었다. 공기 밀도가 1.2 kg/m³이고 항력계수가 1.1 이라면 풍속은 약 몇 m/s인가?

① 0.8
② 1.1
③ 1.6
④ 2.2

(정답률: 51%)

문제 해설

원판에 작용하는 항력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

항력 = 1/2 x 공기 밀도 x 면적 x 제곱 풍속 x 항력 계수

여기서 면적은 원판의 면적인 πr^2 이므로,

항력 = 1/2 x 1.2 x π x (0.2)^2 x v^2 x 1.1

여기서 항력이 0.4 N 이므로,

0.4 = 1/2 x 1.2 x π x (0.2)^2 x v^2 x 1.1

v^2 = 0.4 / (1/2 x 1.2 x π x (0.2)^2 x 1.1) ≈ 6.4

v ≈ √6.4 ≈ 2.53

따라서, 풍속은 약 2.5 m/s이다. 하지만 보기에서 가장 가까운 값은 2.2 이므로, 정답은 2.2이다. 이는 계산에서 반올림한 결과이다.

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