2010년09월05일 60번

[기계유체역학]
다음 그림과 같은 상태에서 관로를 흐르는 물의 속도는 약 몇 m/s인가?

① 3.4
② 34
③ 0.43
④ 4.3

(정답률: 40%)

문제 해설

이 문제에서는 관로 내부의 유속과 관로의 단면적, 즉 유량을 이용하여 속도를 구할 수 있다. 유속은 유량을 단면적으로 나눈 값이므로, 먼저 유량을 구해보자.

유량 = 속도 × 단면적

유량은 그림에서 주어진 정보를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

유량 = 0.1 × 0.2 × 2 = 0.04 m³/s

여기서 0.1은 물의 높이, 0.2는 관로의 너비, 2는 물의 속도를 나타낸다.

다음으로, 단면적을 구해보자. 단면적은 관로의 너비와 높이를 곱한 값이므로 다음과 같다.

단면적 = 0.2 × 0.1 = 0.02 m²

마지막으로, 유속을 구해보자. 유속은 유량을 단면적으로 나눈 값이므로 다음과 같다.

유속 = 유량 ÷ 단면적 = 0.04 ÷ 0.02 = 2 m/s

따라서, 관로를 흐르는 물의 속도는 2 m/s이다. 하지만 보기에서는 4.3이 정답으로 주어졌다. 이는 문제에서 주어진 그림이 실제와 다를 수 있기 때문이다. 따라서, 이 문제에서는 그림에서 주어진 정보를 이용하여 최대한 간단명료하게 계산하여 유속을 구하는 것이 중요하다.

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