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2010년09월05일 51번

[기계유체역학]
그림과 같은 두 개의 고정된 평판 사이에 얇은 판이 있다. 얇은 판 상부에는 점성계수가 0.05N·s/m2인 유체가 있고 하부에는 점성계수가 0.1N·s/m2인 유체가 있다 이 판을 일정속도 0.5m/s로 끌 때, 끄는 힘이 최소가 되는 y는? (단, 고정 평판사이의 폭은 h(m), 평판들 사이의 속도 분포는 선형이라고 가정한다.)

  • ① 0.293h
  • ② 0.5h
  • ③ 0.586h
  • ④ 0.87h
(정답률: 22%)

문제 해설

유체의 점성계수가 다르기 때문에, 상부 유체와 하부 유체의 속도 분포가 다르다. 이에 따라 얇은 판 상부와 하부에서의 전단응력도 다르게 작용하게 된다. 전단응력이 작용하는 면적이 크면 클수록 끄는 힘이 작용하게 되므로, 전단응력이 작은 상부에서의 y값이 최소가 된다. 이때, 상부에서의 전단응력은 하부에서의 전단응력보다 작으므로, 상부에서의 속도 분포는 더욱 완만하다. 따라서, 상부와 하부의 속도 분포가 일치하는 지점인 y=0.586h에서 끄는 힘이 최소가 된다.
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