자동차융합실험 피토정압관의 압력측정을 통한 베르누이 원리 보고서

소개글

자동차융합실험 피토정압관의 압력측정을 통한 베르누이 원리 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

사용되어 지면서 개선에 개선을 거듭한 형태가 바로 저런 모양인 것이다.”라고 말할 수 있다.
이러한 음료수병에는 베르누이의 정리가 숨어 있고, 그렇기 때문에 저런 형태가 인간에게 편리함을 줄 수 있는 것이라고 한다면 놀라울 것이다.
물론 음료 제조업자가 이 음료수병을 디자인할 때부터 베르누이의 정리를 계산에 넣고 제작한 것은 아닐 것이지만, 이 음료수병에 담긴 베르누이의 정리를 고찰해보면 왜 이러한 형태의 음료수병에서 인간이 편리함을 느꼈던 것인지 다소 수학적인 측면에서 이해가 된다.
이 음료수병 안의 내용물은 액체이다. 액체는 베르누이의 정리에서 가정하고 있는 이상적 유체와 비슷한 형태를 지니고 있음을 알 수 있다.
한편 음료수병이 사용되는 형태를 살펴보자면, 먼저 음료수병의 마개를 오픈하고, 오픈되어진 마개쪽으로 입이나 컵을 가져다 댄 후, 음료수병을 거꾸로 뒤집어서 음료가 중력에 의해 입안으로 옮겨지도록 하는 것이다.
위와 같이 음료수를 마시는 행위에 있어 운동형태를 살펴보면 다음과 같은 사실들이 도출되어져 나오는데, 이러한 사실들이 바로 베르누이의 정리에 해당하는 것이다.
1. 오픈되어진 쪽의 병형태가 더 좁아지는 구조로 되어있어 그 부분에서 내부압력은 작아지고 음료수가 옮겨지는 속력은 더 빨라지기 때문에, 사용자는 최소한의 힘을 투자하여 좀 더 빠르게 음료수를 이동시킬 수 있게 되는 것임을 알 수가 있다.
2. 즉, 위쪽이 더 좁아지는 구조일 때에 위아래가 똑같은 구조에서보다 더 사용자로 하여금 최소한의 힘으로 쉽게 음료수를 마실 수 있도록 도와준다는 것이다.
③ 비행기를 하늘로 날아오르게 하는 힘
비행기가 일정한 속도로 수평비행을 할 때는 오른쪽 그림에서와 같이 비행기를 앞으로 나아가도록 하는 추진력, 공기의 저항 때문에 반대방향으로 생기는 저항력, 비행기의 무게인 중력, 비행기를 떠 있도록 만드는 양력, 이 네 가지의 힘이 평형을 이루게 되는 것이다.
만약 비행기의 양력이 중력에 비해 작아지면 비행기는 추락을 할 것이고, 양력이 중력보다 크면 비행기는 더 높이 떠오를 것이다. 또한 비행기의 추진력이 공기저항보다 크면 비행기의 수평속도는 증가할 것이고, 추진력보다 공기저항이 더 크면 비행기의 수평속도는 감소할 것이다.
위와 같은 네 가지의 힘을 인간의 의도대로 조절함이 가능해짐으로써 비로소 비행이 가능해진 것이며, 비행기에 적용되는 핵심기술은 추진력을 제공하여주는 엔진기술과 양력을 위한 날개디자인의 두 개의 기술로 나누어 볼 수 있다.
특히 비행에 있어 가장 중요한 양력이 비행기의 날개가 특정한 형태를 갖추었기 때문에 비로소 발생되어져 비행기를 하늘로 날아오르도록 해주는 것이며, 이것의 원리가 베르누이의 정리로써 설명 가능한 것과 함께, 이러한 양력을 이용하지 못하였다면 제아무리 추진력이 뛰어난 엔진이 개발되고 땅위에서만 통하는 엔진이었을 것이라는 사실이 현대 항공역학의 핵심인 것이다.
그림에서와 같이 두 갈래로 나뉘어져 흐르는 공기의 흐름 중 날개 위 곡면을 따라 흐르는 공기는 날개의 구조에 의해 급격하게 좁아진 길을 지나가게 되어 공기의 속력은 빨라지고 압력은 낮아지게 되는 것이다.
반면 날개 아랫부분으로 꺾어진 곡면을 따라 흐르는 공기는 날개 위 공기의 흐름보다 상대적으로 더 느리게 되어, 압력이 높아지는 것이다.
이렇게 하여 날개 위와 날개 아랫부분 사이의 압력 차이가 발생하는 것이며, 날개 아랫부분 쪽은 고압력이 되고, 날개 위쪽은 저압력이 되기에 고압력에서 저압력으로 밀어 올리는 힘인 양력이 발생되는 것이다.
④ 날개 없는 선풍기에서 나오는 바람
바람이라는 자연현상이 고기압에서 저기압으로 공기가 이동하는 것임을 우리는 이미 중학교 때에 배운 바 있다. 땀을 흘리는 경우 그 땀이 피부에서 증발하면서 몸의 열을 빼앗아가기 때문에 체온이 내려가게 된다는 것도 그 무렵에 배웠다. 지금과 같은 여름철마다 우리가 즐겨 사용하게 되는 선풍기는 바로 이와 같은 이론들에 근거하여 바람으로 땀을 식혀주기 위해 발명된 장치라고 할 수 있다.
선풍기의 트레이드마크라고 한다면 단연 바람개비 모양의 날개를 꼽을 수가 있을 것이다. 요즘에는 선풍기 안전망이 더욱 촘촘하게 출시되는 추세이긴 하지만, 돌아가는 선풍기의 날개로 인해 손을 다치는 사례도 종종 발생하고 있다.
그런데 최근 출시한 선풍기 제품들에는 날개가 없어도 시원한 바람이 나오는 신기한 선풍기 제품도 있다. 언뜻 보기에는 무슨 요술과도 같이 바람이 나오는 듯 보이지만, 해당 선풍기 제품에는 베르누이의 정리가 적용 되어져 있기 때문에 일반적인 선풍기의 날개가 없이도 바람을 만들어낼 수 있는 것이다.
아래의 왼쪽에는 날개 없는 선풍기 원형 고리 부분의 단면도가 있는데, 이것을 살펴보면 속이 비어있고, 독특한 모양으로 공기가 순환 되어질 길이 만들어져 있음을 볼 수가 있다.
앞서의 그림 중 오른쪽 그림을 살펴보면 비행기 날개와도 같은 모양으로 제작되어진 구조가 있고, 그 구조 안에서 공기가 순환한 다음, 특정 출구를 통하여 그 공기가 배출되어지며, 그 특정 출구가 갑자기 좁아지는 구조를 갖고 있기 때문에 그곳을 빠져나오는 순간 공기의 압력은 낮아지고 이동속도는 빨라지게 됨을 알 수가 있다. 앞서 3. 음료수병에 숨어있는 원리에서 살펴보았던 음료수병에서의 상황과 비슷한 현상이 저와 같은 구조 속에서 발생되어지고 있는 것이며, 4. 비행기를 하늘로 날아오르게 하는 힘에서 살펴본 현상 중에서는 바람이라는 요소만 선택적으로 가져와서 이용하고 있음을 알 수 있다.
6. 참고문헌
www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/39/082/39082439.pdf
http://scent.ndsl.kr/site/main/archive/article/%EB%82%A0%EA%B0%9C-%EC%97%86%EB%8A%94-%EC%84%A0%ED%92%8D%EA%B8%B0-%EB%B9%84%ED%96%89%EA%B8%B0%EC%97%90%EC%84%9C-%EB%B0%B0%EC%9B%A0%EB%8B%A4
유체역학(9판)
CROWE 지음 | 김경호 옮김 | 한티미디어
구글 이미지 검색

키워드

자동차융합실험,   피토정압관,   압력측정,   베르누이 원리,   보고서,   레포트