2017년05월07일 54번
[기계유체역학] 그림과 같이 반지름 R인 원추와 평판으로 구성된 점도측정기(cone and plate viscometer)를 사용하여 액체시료의 원추는 아래쪽 원판과의 각도를 0.5° 미만으로 유지하고 일정한 각속도 w로 회전하고 있으며 갭 사이를 채운 유체의 점도를 위 평판을 정상적으로 돌리는데 필요한 토크를 측정하여 계산한다. 여기서 갭 사이의 속도 분포가 반지름 방향 길이에 선형적일 때, 원추의 밑면에 작용하는 전단응력의 크기에 관한 설명으로 옳은 것은?
- ① 전단응력의 크기는 반지름 방향 길이에 관계없이 일정하다.
- ② 전단응력의 크기는 반지름 방향 길이에 비례하여 중가한다.
- ③ 전단응력의 크기는 반지름 방향길이의 제곱에 비례하여 증가한다.
- ④ 전단응력의크기는 반지름 방향 길이의 1/2승에 비례하여 증가한다.
(정답률: 29%)
문제 해설
갭 사이의 속도 분포가 반지름 방향 길이에 선형적이므로, 갭 사이의 속도는 반지름 방향 길이에 관계없이 일정하다. 따라서, 전단응력은 회전하는 원추의 밑면에 작용하는 힘과 면적에 비례하므로, 반지름 방향 길이에 관계없이 일정한 크기를 가진다. 따라서, "전단응력의 크기는 반지름 방향 길이에 관계없이 일정하다."가 옳은 설명이다.
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