단일구의 침강속도 -중력 하에서 구가 액체 중으로 침강할 때 일어나는 현상을 이해하고 Drag 계수와 Reynolds 수와의 관계를 알아본다.

목차

1. 실험 목적

2. 이 론

[1] Stokes Law

[2] 레이놀즈수(Reynolds Number) 란?

[3] 글리세린

[4] 물(H2O)

[5] 점도

[6] drag 계수

[7] 종말 속도

본문내용

전기(水力電氣)가 되어 근대산업의 근원인 기계를 움직이게도 한다. 더욱이 물은 인류를 비롯한 모든 생물에게 물질 중에서 가장 중요한 것이며, 생체(生體)의 주요한 성분이 되고 있다. 예를 들면, 인체는 약 70%, 어류는 약 80%, 그 밖에 물 속의 미생물은 약 95%가 물로 구성되어 있다. 즉, 생물의 생명현상도 여러 가지 물질이 물에 녹은 수용액에 의해서 일어나는 화학변화가 복잡하게 얽힌 것이라 말할 수 있다.
[5] 점도
점성률·점성도라고도 한다. 유체의 점성 정도를 나타내는 중요한 값이다. 흐름방향 x축에 직각인 y축 방향에서 유속 υ에 변화가 있을 때 x축에 평행인 면 안에 유체의 속도기울기에 비례하는 변형력 X=η∂υ/∂y가 작용한다. 이 때 비례상수 η가 점도이다.
일반적인 단위는 kg/m·s 또는 Pa·s로 표시한다. 그 외에도 CGS 단위계로는 g/cm·s를 사용하는데 1g/cm·s를 1poise(푸아즈)라고 하며, 1P로 표시한다. 또한 푸아즈의 100분의 1을 centi-poise(cP)라고 하며, 실험실에서 점도의 단위로 많이 사용하고 있다. 즉 1 poise =1g/cm·s =100cP =0.1kg/m·s로 표시할 수 있으며, 1cP =0.01g.cm·s =0.00672Ibm/ft·s =2.42Ibm/ft·hr로 표시한다. 국제단위계 단위로는 뉴턴초매제곱미터(N·s/㎡)를 사용한다.
[6] drag 계수
물체가 유체 내에서 운동하면 저항력을 받는데, 반대로 흐르는 유체 내에 물체가 정지해 있어도 저항력을 받는다. 나무판을 흐르는 유체 속에 유체의 흐름방향에 대해서 경사지게 놓았을 때 나무판에는 두 힘이 작용하게 된다. 하나는 유체의 흐름방향에 흘려보내려는 힘과 또 하나는 흐름방향에 수직으로 작용하는 힘(揚力)이다. 항력은 흐름방향으로 작용하는 힘이다. 항력의 크기는 흐름의 속도를 v, 유체의 밀도를 ρ, 나무판의 단면적을 S라 하면 cρSv2/2이 된다. 여기서 c는 나무판의 단면의 형태와 나무판이 흐름방향에 대한 기울기에 의해서 결정되는 상수로 보통 이것을 항력계수(drag coefficient)라 한다.
[7] 종말 속도
종단 속도라고도 하는 이것은 물체가 자유 낙하할 때 중력가속도에 의해 생기는 힘과 공기와의 마찰에 의해 생기는 힘이 서로 상쇄되어서 더 이상 가속도 운동이 아니라 등속도 운동을 할 때의 속도를 말한다.
빗방울의 속도는 지표면 부근에서 일정한 것이 한 예이다.

키워드

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