실험보고서 - 제트임팩트 실험

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실험보고서 - 제트임팩트 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

이용해서 측정한다.
실험과정 모습
사용되는 추의 종류
실험과정 모습
사용되는 추 실험과정 모습
(3) 실험시 유의사항
① 평형 상태일 때 노즐 중심과 깃 중심을 정확히 맞추어 충격력을 최대한 받을 수 있도록 조절한다.
② 수압은 상대적으로 매우 작으므로 추의 평형위치 판단를 정확히 해서 오차를 줄인다.
③ 스프링의 낙후로 인해 자유진동을 한번 가해준 후 수평을 확인한다.
④ 유량 측정시 오차를 줄이기 위해 여러번 반복 측정한다.
4. 실험결과
표 4-1 분류의 충격 측정값 (단위:mm)
Model
set
초기눈금
측정값
거리변화
Plate
1
134
140
6
2
134
141
7
3
134
141
7
평균
134.00
140.67
6.67
Bucket
1
134
149
15
2
134
150
16
3
134
150
16
평균
134.00
149.67
15.67
(1) 유량측정
set
시간
유량(ml)
m3
m3/s
1
4초17
0.74
0.00074
0.00018
2
4초17
0.70
0.00070
0.00017
3
4초10
0.70
0.00070
0.00017
평균
4초15
0.71
0.00071
0.00018
표 4-2 수도꼭지의 유량 측정값
(2) 속도측정
Q=AV 에서 → V = Q/A = (0.00018 m3/s) / (π/4*0.012) m2 = 2.29 m/s
(s=50mm : 노즐에서 평판까지의 거리)
표 4-3 모델에 따른 Water Jet 실험결과
Model
평균 거리변화
(mm)
F(N)
Plate
6.67
0.027
Bucket
15.67
0.063
※이론적인 충격력
Plate: ρQV0 = 998*0.00018*2.06 = 0.37(N)
Bucket: 2ρQV0 = 2*998*0.00018*2.06 = 0.74(N)
→ 이론적으로, bucket의 충격력은 plate 충격력의 2배이다.
그림4.1 Plate 와 Bucket 의 충격력 비교
5. 실험결론
우리가 실험한 실험값과 이미 알고 있는 이론적인 값을 비교해 보니 차이가 매우 많이 났다. 또한, Plate 와 Bucket에 대한 충격력(유체력)의 비(比)도 2.33으로 만족스럽지 못한 결과가 나왔다. 이론적으로 2배의 크기가 나와야하지만, 실제 에너지 손실(마찰 등)을 고려하면 2배보다 약간 작게 나와야 정상이다. 그러나 우리의 실험결과는 2배가 조금 넘는 값이 나왔다. 이렇게 실험 결과가 좋지 않은 이유를 살펴보면 우선, 수압이 상대적으로 너무 작아서 노즐에서 나오는 유체의 속도가 너무 작았고, 그에 따라 버킷의 움직임이 너무 미세하여 오차값이 크게 나타나났다. 그리고 많은 시간을 투자하여, 반복 측정을 통해서 다양한 변수를 도출해 보다 광범위한 측정 결과를 얻었어야 했는데 그러지 못한 점이 아쉬웠다. 하지만 이번 실험을 통해서 유체의 힘을 실제 눈으로 볼수 있었고, 이러한 힘을 그동안 우리가 배운 유체역학, 유체기계의 이론에 접목시켜 생각할 수 있었다. 또한 충격력을 받는 부분의 모양(깃)에 따라 달라지는 힘의 크기도 실제로 볼 수 있었다.

키워드

제트임팩트 실험,   분류충격의 예,   Newton의 운동방정식,   에너지 보존 법칙