문제 #7309

Question

지름이 4cm인 원형관 속에 물이 흐르고 있다. 관로 길이 1.0m 구간에서 압력강하가 0.1N/m²이었다면 관벽의 마찰응력은?

Accepted Answer

이 문제는 관로 내 유체 흐름에서 발생하는 압력 강하와 관벽 마찰 응력의 관계를 묻고 있습니다. 핵심 개념은 **압력 강하가 관벽에서의 마찰력에 의해 발생하며, 이 마찰력은 관벽의 단위 면적당 작용하는 응력으로 나타난다**는 것입니다. 정답은 1번 0.001N/m²입니다. 압력 강하(0.1N/m²)는 관로 길이(1.0m)에 걸쳐 발생하는 총 마찰력에 해당하며, 이 압력 강하를 관로의 단면적으로 나누면 관벽의 평균 마찰 응력을 구할 수 있습니다. 지름이 4cm이므로 반지름은 2cm(0.02m)이고, 단면적은 $\pi r^2 = \pi (0.02m)^2 \approx 0.001257 m^2$ 입니다. 따라서 마찰 응력은 압력 강하를 단면적으로 나눈 값이 아니라, 압력 강하가 관로 길이 방향으로 작용하는 힘의 분포를 나타내므로, **길이 1m 구간에서의 압력 강하 0.1N/m² 자체가 관벽의 단위 면적당 마찰 응력과 직접적으로 관련**됩니다. 좀 더 정확히는, 압력 강하를 관로의 길이로

문제 1