[기초기계공학] (결과) 오리피스 자유분출

목차

[여섯번째 실험] 오리피스 자유분출 실험 (결과)
▶ 실험 도구
▶ 실험 방법
▶ 실험 결과 계산
▶ 고찰

본문내용

351mm에서의 유량
- 338mm에서의 유량
수위
(단면적)
(수축계수)
(유속)
(속도계수)
(유량계수)
(실제유량)
370mm
0.64
0.919
0.588
351mm
0.915
0.585
338mm
0.911
0.583
▷ 토리첼리의 정리
1643년 토리첼리가 발견한 것으로 용기 벽에 뚫은 작은 구멍에서 내부의 액체가 유출하는 속도에 관한 법칙을 말한다. 이 법칙이 성립되는 것은 액체의 점성이 작고, 그영향이 무시되리 경우에 한한다.
즉, 질점이 중력의 작용으로 높이 h 인 곳에서 자유낙하할 때 얻는 속도와 같 다.
▶ 고찰
<개인 고찰>
: 간단한 실험이었다. 일상 생활 속에서 자주 볼 수 있는 현상이다. 아랫부분에 작은 구멍이 있어 물이 샐때 수위가 높을수록 분사되는 물의 속도가 빨라지고 분사 거리가 길어진다는 것. 하지만, 그것도 명확하게 공학적인 현상이었고, 이미 ‘토리첼리의 정리’로 구체화 되어 있었던 사항이었다.
실험은 무척 간단했지만 여러가지 오차의 발생 가능성이 존재 했는데, 가장 큰 오차요인으로는 그래프 용지와 핀 사이의 거리 문제이다. 펜을 이용해서 펜의 높이를 정확하게 그래프 용지에 표시 해야 하는데, 그 거리가 존재하였기 때문에 펜과 종이가 닿는 각도가 일정치 않을 수가 있다. 비록 미세한 차이일 수 있지만, 실험자체의 단위가 mm에 불과할 정도로 미세한 실험이었기에 충분한 오차 요인이 될 수 있을 것이다. 그 외의 요인으로는 수온의 차이, 급수관의 유량측정시, 육안오차, 핀의 유체 분사 개입등을 들 수 있을 것이다.
<조별고찰>
실험은 어느정도 원하던 결과를 도출해 내는데 성공했다는데 조원들 모두가 동의했다. 이론값이 없어서 어느정도의 오차가 발생했는지는 수치적으로 확인하지 못했지만, 대학생들에 의해 이루어진 실험인 만큼, 또한 모든 실험에 어느정도의 오차가 발생한다는 사실을 감안하면, 우리 실험에도 틀림없이 오차가 발생했을 것이다.
오차의 원인으로 생각 해 볼 수 있는 것은 우선 육안에 의해 발생하는 오차이다. 육안에 의해 발생하는 오차는 어느 실험에나 존재 했던 것으로, 특히 이번 실험은 육안으로 관찰 한 뒤에 펜을 이용해서 그래프 용지에 표시를 해야 했기 때문에 더욱 심한 오차 발생의 가능성이 존재했다. 또 다른 요인으로는 수리실험대의 미세한 진동을 들 수 있을 것이다. 작은 바람에 의해서도 영향을 받을 수 있는 가느다란 물줄기는 지속적인 진동을 주는 수리실험대에 의해서 유로의 미세한 차이가 발생했을 가능성이 있다. 또 한가지, 오리피스 관을 통과하는 순간의 수두손실에 의한 오차를 들 수 있다. 우리 실험은 손실에 의한 오차, 또는 공기저항등을 전혀 고려하지 않았기 때문에 오차가 발생하였을 것이다. 그 외의 오차 요인으로는 급수관의 수위의 불안정성, 그래프용지의 작성중 오차 등을 들 수 있을 것이다.
오차를 줄이기 위한 방법을 정리 해 보면, 우선 가장 확실하고 보편적인 방법인 실험횟수의 증가, 매 실험시 동일환경 유지, 여러 사람에 의한 결과값 관찰 및 평균값 도출 등을 들 수 있을 것이다.

키워드

기초기계공학,   오리피스자유분출,   오리피스,   결과