물체의 형상에 따른 항력계수의 측정

본문내용

대해서도 3~4를 반복 실험한다.
⑥ 측정한 항력을 이용하여 항력계수()를 계산한다.
6. 측정 항목
항목
단위
측정형상
측정장치
투영 단면적(Ap)
㎡
7가지
항력(F)
N
7가지
Guid rail의 눈금자
7. 결과 처리
모델
직경(㎜)
Drag Force
투영 단면적(Ap)
8㎧
10㎧
12㎧
반구
65
0.10 N
0.13 N
0.17 N
유선형(정면)
64
0.02 N
0.05 N
0.07 N
원판
64
0.13 N
0.24 N
0.36 N
이므로, 항력 계수 를 구해보면,
- 반구
8㎧ :
10㎧ :
12㎧ :
평균 항력계수 = 0.67
- 유선형(정면)
8㎧ :
10㎧ :
12㎧ :
평균 항력계수 = 0.22
- 원판
8㎧ :
10㎧ :
12㎧ :
평균 항력계수 = 1.19
【 과 제 】종축에 속도, 횡축에에는 항력계수()를 잡아 그래프를 그린다.
【 과 제 】속도와 항력, 항력계수의 관계에 대해서 관련식을 쓰고 설명하시오.
물체에 작용하는 항력을 구하는 식은 다음과 같다.
이 식에서,
D = 항력
= 항력계수
ρ = 공기의 밀도
V = 유동 속도
Ap = 유동방향에서의 투영 단면적
이다. 이식을 통해서 항력은 속도와 투영단면적에 비례하며, 속도와 항력계수는 반비례한다는 것을 알 수 있다.
8. 고찰
이번 실험에서 여러 형상에 따른 물체의 항력을 실제로 측정해 보고 항력계수()를 구하여 형상에 따른 항력을 비교해 보았다. 항력이란, 임의 형상의 물체가 유체의 흐름에 있을 때 유동방향에 평행하게 물체에 작용하는 힘이다. 형상에 따라서 물체가 받는 항력이 달라지므로, 이번 실험에서는 반구와 정면 유선형, 원판 세가지의 형상으로 항력을 측정하여 항력계수를 구해보았다. 세가지 형상의 실험 결과, 반구의 평균 항력 계수가 0.67, 정면 유선형의 평균 항력 계수가 0.22, 원판의 평균 항력 계수가 1.19로, 정면 유선형이 항력 계수가 가장 작았으며, 원판이 항력 계수가 가장 컸다. 이것을 통해서 유선형에 가까울수록 항력 계수가 작아짐을 알 수 있었다. 또한 실생활에서 항력 계수를 사용한 예를 찾아보면, 비행기를 들 수 있다. 비행기는 비행할 때 공기의 저항을 가장 작게 받기 위해서 항력 계수가 가장 작은 유선형으로 만들어 졌다. 만약 비행기가 유선형이 아닌 다른 형태였다면 항력이 커져서 비행하는데 어려움이 있었을 것이다. 이번 실험을 통해서 항력에 대해서 자세히 알게 되었다.

키워드

실험,   고찰,   측정