수 리 실 험 담당교수명 : 서 영 민 연 락 처 : elofy@naver.com.

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1 수 리 실 험 담당교수명 : 서 영 민 연 락 처 :

2 정수역학

3 정수압 정수압 (hydrostatic pressure) - 정수압 강도 (p)
균일한 힘 F가 작용할 경우, 정수압 강도(p)는 단위면적당 작용하는 힘으로 나타냄.  A F p

4 연직방향의 정수압의 변화 연직방향으로 깊이가 z1에서 z2로 변할 경우 압력은 p1에서 p2로 변함
정수압 분포: 비압축성이고 정수상태인 경우 깊이에 따라 압력이 선형적으로 (직선의 관계를 가짐) 변함

5 연직방향의 정수압의 변화 압력수두 (pressure head) : 압력 Δp를 단위중량 γ인 물기둥의 높이 h로 환산한 값
- 자유수면을 기준으로 하는 임의의 깊이 h에서 압력 p (자유수면에서의 기준 압력 (대기압) p0가 작용시) p0 h p

6 연직방향의 정수압의 변화 [예제] 지하의 기름저장 탱크에 누수가 발생하여 1m 깊이의 물이 스며들었다. 물 위로
(기름의 비중은 0.7) p0 water z2=1m z1=5m oil p1 p2

7 연직방향의 정수압의 변화 [예제] 수중의 두 지점에서 압력을 측정하였더니 p1=1500kg/m2, p2=2800kg/m2이었다. 두 지점간의 거리차 (h)를 구하라. 방법1) 방법2) z1 p1=1500kg/m2 z2 h=? p2=2800kg/m2

8 압력의 전달 피스톤 (유압기) - 밀폐된 시스템에서 한 지점에서의 압력 변화는 시스템 전체로 전달
 1에서의 압력 p가 전달되어 2에서 압력 p가 작용 - 적용된 힘 F1이 다른 피스톤으로 전달되어 F2라는 힘을 발생시키게 됨.  작은 피스톤에 힘을 가하여 큰 피스톤에서 큰 힘을 발생 p p 1 2 A1 A2 oil

9 압력의 전달 [예제] 유압기에서 힘 20kg을 작용시 들어올릴 수 있는 힘은? F=20kg 30cm 3cm C A B FB
Fc A

10 압력의 전달 - 작은 피스톤에 작용하는 압력 p1 - 큰 피스톤에 작용하는 힘 F2
( 압력의 전달)  F1=220kg의 힘으로 F2=2.44t의 힘을 들어올림 (11.1배) 참고) A2/A1 = d22/d12 = 0.052/ = 11.1

11 압력의 측정 절대압력과 계기압력 - 절대압력 (absolute pressure)
· 완전진공, 즉 절대영압 (absolute zero pressure)을 기준으로 나타내는 압력 · 절대압력은 항상 양의 값 - 계기압력 (gage pressure) · 국지대기압 (local atmospheric pressure)을 기준으로 나타내는 압력 · 압력이 대기압보다 높고 낮음에 따라 양의 값 또는 음의 값을 가짐 절대압력 = 국지대기압 + 계기압력 (1) 1에서의 계기압력 (+) 국지대기압 기준면 1에서의 절대압력 2에서의 계기압력 (-) (2) 국지대기압 2에서의 절대압력 절대영압 기준면

12 압력의 측정 압력의 단위 액체의 기둥 높이로 표현한 압력 - 압력 (pressure): 단위면적에 작용하는 힘 (p=F/A)
- 압력의 단위 · 영국단위제: lb/ft2, lb/in2 · 미터제: t/m2, kg/cm2 · 국제단위제: N/m2 액체의 기둥 높이로 표현한 압력 - 1기압 · 수은 기둥을 760mm 상승시키는데 필요한 압력 · 물 기둥을 10.33m 상승시키는데 필요한 압력

13 압력의 측정  

14 압력의 측정

15 압력의 측정 수은압력계 (mercury barometer) - 대기압의 측정을 위해 보통 수은압력계 사용
1) 압력의 측정 수은압력계 (mercury barometer) 2) 대기압에 의한 힘만큼 수은기둥을 밀어올림 - 대기압의 측정을 위해 보통 수은압력계 사용 - 수은압력계의 작용력 1) 유리관내 증기압 2) 수은기둥의 무게 3) 수은표면에 작용하는 대기압 3) 평형방정식   대기압은 수은기둥의 높이에 수은의 단위중량을 곱한 것과 같음

16 압력의 측정 [예제] 국지대기압이 760mmHg이고 계기압력이 3kg/cm2일 때 이를 절대압력으로
나타내고 bar, mb, hPa, kPa 단위로 표시하라. 단 수은의 비중은 13.6이다. ( 1kg=9.81N)

17 압력의 측정 수압관 (piezometer tube) - 정지하고 있는 물의 기둥 높이로 압력을 측정 [예제]
( 수압관 끝단이 대기에 노출)  수압관 내 유체기둥의 높이와 유체 단위중량의 곱이 관 내부 압력이 됨 Piezometer tube [예제] 수압관에서 h=50cm일 때 A점에서의 압력 pA? (물의 단위중량은 1g/cm3) pipe

18 압력의 측정 U자형 액주계 (U-tube manometer) 시차액주계 (Differential manometer) (-) A
(+) 시차액주계 (Differential manometer)

19 압력의 측정 경사 액주계 (Inclined-tube manometer)

20 압력의 측정 [예제] 밀폐된 탱크안에 공기와 기름 (S=0.9)이 압축되어 있다. 수은 (S=13.6)을 사용한
U자관이 그림과 같이 연결되어 있고, h1=5cm, h2=10cm, h3=20cm일 때 계기에 나타나는 압력은?

21 압력의 측정 [예제] 시차액주계에서 액체 1의 비중은 1, 액체 2의 비중은 13.6 그리고 액체 3의 비중은 0.8이다. h1=20cm, h2=40cm, h3=25cm일 경우 A, B의 압력차를 구하라. S3=0.8 S1=1 S2=13.6

22 압력의 측정 [예제] 경사액주계에서 액체 1의 비중은 1, 액체 2의 비중은 13.6 그리고 액체 3의 비중은 0.8이다. h1=30cm, l2=40cm, h3=25cm일 경우 A, B의 압력차를 구하라. 단, 액주계 경사각은 30°이다.