단일구침강,stokes 의 법칙

소개글

단일구침강,stokes 의 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적

2. 이론

3. 실험기구

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 참고사항

7. 고찰

8. 참고문헌

본문내용

2.94
29.51
27.65
25.58
구의 밀도
(g/cm3)
1.85
〃
〃
〃
1.89
1.89
1.89
구의 직경
(cm)
2.0024
1.557
1.258
1.448
3.1
3.03
2.94
속 도
구 간
1회
2번구
1회
5번구
1회
7번구
2회
6번구
4회
6번구
5회
5번구
6회
4번구
1구간(30cm)
41.667
37.5
29.70
32.26
30.30
30.56
34.090
2구간
46.15
31.58
28.57
32.25
27.78
31.78
34.88
3구간
34.48
30.92
25.424
30.30
26.55
27.65
32.61
4구간
37.97
29.13
26.78
29.41
24.79
28.72
32.61
5구간
37.04
30.30
25.86
28.04
24.79
27.62
31.579
종말속도
37.05
29.715
26.32
28.73
24.79
27.62
32.61
▷항력계수와 입자 레이놀즈 수 계산
1회
2번구
Cd = 0.02
Rp = 169.52
1회
5번구
Cd = 0.023
Rp = 103.79
1회
7번구
Cd = 0.024
Rp = 75.66
2회
6번구
Cd = 0.023
Rp = 95.06
4회
6번구
Cd = 0.070
Rp = 175.59
5회
5번구
Cd = 0.06
Rp = 191.23
6회
4번구
Cd = 0.039
Rp = 219.07
▷ 항력계수와 입자 레이놀즈 수 계산 값의 그래프 비고
항력계수
0.024
0.023
0.023
0.02
0.06
레이놀즈수
75.66
95.06
103.79
169.52
191.23
6. 참고 사항
▷ 식 용 유
15℃에서 완전히 액상이 되는 식물성기름이다. 비중은 0.9, 점도는 73.95이다.
색은 노란색 (콩 식용유)
▷ 레이놀즈수
영국의 유체역학자 O. 레이놀즈가 발견
레이놀즈수(Re)는 유동속도에의한 관성과 점성의 비로 표시된다. 유체의 점성률을 밀도를 유속을 물체의 모양을 정하는 길이, 즉 구나 원관이면 반지름, 육면체면 변의 길이를 1이라 할 때 구해지는 무차원수를 말한다. 이 값이 작을 때는 흐름이 규칙적인 층류가 되지만, 어떤 값이상이 되면 난류가 된다. 일반적으로 이와 같은 난류와 층류의 경계가 되는 R의 값을 임계레이놀즈수라 한다. 그 값은 원관 내의 물의 흐름에서 약 2300이다. 경계의 모양이 닮은 두 물체를 서로 다른 흐름속에 놓았을 때 각각 레이놀즈수가 같다면, 길이와 시간의 단위를 적당히 잡으면 두 흐름의 상태는 완전히 일치한다.(레이놀즈의 닮음법칙)
속도가 증가하여 유체의 관성이 커지면 레이놀즈수(Re)는 증가하게 되고, 같은 속도라도 유체의 점도에 따라, 예로 기름과 같이 점도가 큰 유체는 같은 속도의 물에 비해 레이놀즈수가 작은 값을 가지게 된다.
(입자 레이놀즈 수)
▷ Stokes 의 법칙 [Cd = 24/Rp]
일반적으로 항력계수와 입자 레이놀즈 수와의 관계를 나타낸다.
영국의 수학자물리학자인 G.G. 스토크스가 발견한 다음의 두 법칙
→ 형광에 관한 법칙
형광체나 인광체에 빛을 조사했을 때 발생하는 형광이나 인광의 파장은 원래 빛의 파장과 같거나 그보다 길어진다고 하는 법칙. 일반적으로 빛의 에너지는 파장에 반비례하는데 형광체나 인광체는 입사광의 에너지의 일부를 진동에너지로 바꾸고 나머지를 다시 빛으로 방출하므로 그 빛의 에너지는 본래보다 작아지며, 따라서 파장이 길어진다. 그러나 반대로 진동에너지를 공급받고 에너지가 더 높진
상태에서 빛을 방출하면 형광이나 인광의 파장이 짧아지며, 이것은 반 스토그스루
미네이선스라 한다. 스토크스의 법칙은 1852년 확립된 것으로, 이 법칙에 따르는
발광선을 스토크스선, 이 법칙에 따르지 않고 입사광보도 파장이 짧은 발광선을
반스토크스선이라 한다. 일반적으로 스토크스선은 반스토크스선보다 강하다.
→ 유체의 저항에 관한 법칙
기체나 액체 속을 천천히 움직이는 구체가 기체나 액체로부터 받는 저항에 대한 법칙, 1850년 이론적으로 도입된 법칙으로서, 가령 공중에서 조용히 내리는 안개와 같은 느린 속도의 운동체처럼 레이놀주수는 기체 또는 액체의 밀도가 1보다 작을 경우 실측값과 잘 부합한다. 이 법칙을 미소한 대전된 기름방울의 낙하에 적용하여 1909년 미국의 R.A밀리컨이 전자의 하전량 즉 기본전하량을 정밀 측정한 것이 유명한 ‘밀리컨의 기름방울실험’이다.
▷ Newton의 법칙
유체의 점성은 어느 한 유체층이 다른 층위로 미끄러지는 운동에 대한 저항과 관련되는 성질이며, 점성의 작용을 설명하는 예로 아래 그림과 같이 상대운동을 하는 두개의 고체벽면사이의 얇은 유체막을 고려할수있다.
Fig 1. 고정체와 회전체 사이에서의 유막
그림과 같은 유동에서 유체내의 전단응력식은 다음과 같이 주어진다.
여기서 du/dy는 속도구배이고　τ는 전단응력, 비례상수 η는 점도계수
(coefficient of viscosity)또는 점도라 하며 위의 식을 Newton의 점성법칙이라
한다. 점도는 온도의 함수이며 SI단위로는 kg/ms이고, 본 실험에서 사용되는
mps단위와 비교한 값은 다음과 같다.
▷ 아르키메데스의 원리
물체가 정지하고 있는 유체 속에 잠겨 있든가, 또는 떠 있을 때 유체로부터 받는 압력에 의한 힘을 부력이라고 한다. 부력의 크기는 물체가 배제한 유체의 무게와 같고, 그 방향은 배수체적의 중심 즉 부심을 지나 수직의 윗방향으로 작용한다는 것이다.
7. 고 찰
▷ 위의 그림 6.22를 보면 알 수 있듯이, 레이놀즈수가 200 -300이하에서는 증가할수록 항력계수는 감소하여야하는데..약간 감소하는 했지만, 완전히 오차가난 곳도 있었다.
▷ 위와 같은 레이놀즈 수 값에서는 1정도의 항력계수가 나와야 되지만 그렇지 못했다.
▷ 위의 구들은 Stoke's 법칙에는 맞지 않다.(Cd = 24/Rp)
8. 참고 문헌
W.L.McCabe. J. C. Smich. p. Harriott 저. 단위조작
단위조작-Warren L. Mc cabe 외 2명, 1997, 희중당
일반화학-Oxtoby Nachtrieb Freeman, 1996, 청문각
이동 현상론 (제3판),1987, 서중당
유체역학 교재

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단일구침강,   레이놀즈,   stokes 의 법칙