2022년03월05일 48번

[기계유체역학]
피토-정압관과 액주계를 이용하여 공기의 속도를 측정하였다. 비중이 약 1인 액주계 유체의 높이 차이는 10mm이고, 공기 밀도는 1.22 kg/m³일 때, 공기의 속도는 약 몇 m/s 인가?

① 2.1
② 12.7
③ 68.4
④ 160.2

(정답률: 47%)

문제 해설

피토-정압관은 유체의 속도를 측정하는데 사용되는 장치이다. 액주계는 유체의 압력을 측정하는데 사용되는 장치이다. 이 문제에서는 피토-정압관과 액주계를 이용하여 공기의 속도를 측정하고자 한다.

피토-정압관에서는 유체가 흐르는 관의 좁은 부분에서 압력이 감소하게 된다. 이 때, 액주계를 이용하여 유체의 압력 차이를 측정할 수 있다. 이 압력 차이는 다음과 같이 공기의 속도와 관련이 있다.

ΔP = (1/2)ρv^2

여기서, ΔP는 압력 차이, ρ는 공기의 밀도, v는 공기의 속도를 나타낸다. 따라서, 공기의 속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

v = √(2ΔP/ρ)

여기서, ΔP는 액주계에서 측정한 유체의 높이 차이를 이용하여 구할 수 있다. 따라서, 공기의 속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

v = √(2gh/ρ)

여기서, g는 중력 가속도, h는 액주계에서 측정한 유체의 높이 차이를 나타낸다. 따라서, 공기의 속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

v = √(2 × 9.81 × 0.01 / 1.22) ≈ 12.7 (m/s)

따라서, 정답은 "12.7"이다.

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