소고래의 잡학 블로그
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에너지와 비열 오늘은 에너지와 비열에 대해 알아보자. 에너지는 열, 기계, 운동, 전기, 자기, 화학 및 에너지와 같은 수많은 형태로 존재할 수 있으며, 이들의 합은 시스템의 총 에너지 E를 구성한다. 시스템의 분자 구조와 분자의 활동 정도에 관련된 에너지의 형태는 미시적 에너지로 불린다. 모든 미시적 형태의 에너지의 합은 시스템의 내부 에너지라 불리고, U라고 표시한다. 시스템의 거시적 에너지는 운동과 관련되어 있고, 중력, 자력, 전기와 표면장력과 같은 일부 외부효과의 영향과 관련되어 있다. 시스템의 운동 결과로 시스템이 보유하는 에너지는 운동 에너지라고 불린다. 시스템의 모든 부분이 같은 속도로 움직일 때, 단위 질량당 운동에너지는 ke=v2/2로 표현되며, 여기서 v는 어떤 고정된 좌표계에 상대적인 시스템의 속.. 2022. 8. 17.
비행기에 대해서 알아보자 오늘은 베르누이 원리를 적용한 비행기에 대하여 알아보는 시간을 갖도록 하겠다. 때문에 '베르누이의 정리'에 따라 윗면의 기압은 대기압보다 낮게 나타나며, 날개를 위쪽으로 끌어올리는 부압이 작용한다. 또 아랫면의 기압은 대기압보다 높아져, 정압이 형성되어 날개를 아래서부터 밀어 올리는 작용한다. 이 정압과 부압으로 인해 날개는 위로 향하는 양력이 생기게 된다. 따라서 양력은 속도, 날개면적과 관계가 있다. 양력계수, 날개면적이 일정하다면 양력은 속도의 제곱에 비례하게 되는 것이다. 따라서 고속으로 비행할 때는 받음각을 조절하여 양력계수를 작게 하고, 저속으로 비행할 때는 크게 하여 양력과 중력의 균형을 유지한다. 비행기가 일정한 속도로 수평으로 날고 있을 때는 양력이 비행기 전체의 무게와 같게 균형을 이루.. 2022. 8. 15.
차원해석과 상사칙에 대해 오늘은 차원해석과 상사칙에 대해 조금 더 자세히 알아보겠다. 흐름의 물리적 현상을 해석하거나 유체 기기의 개발을 할 때, 관련되는 흐름을 이론적 또는 실험적인 방법에 의하여 조사할 필요가 있다. 이때 중요하게 나타나는 변수들을 무차원수로 조합하면 문제에서 제기되는 변수의 수를 줄일 수 있으며, 이 흐름과 상사인 모든 문제에 적용할 수 있는 결과를 얻을 수 있다. 이러한 문제는 일반적으로 유체역학적 이론에 기초하여 흐름의 지배방정식을 풀어서 해결한다. 그러나 공학적으로 요구되는 흐름은 대부분의 경우, 이론해를 얻기에 용이하지 않다. 따라서 모형시험에 의한 실험적 방법이 이용되어 왔다. 모형실험에서는 원형보다 작은 치수의 모형이 이용되며, 유속이나 유체의 물성치 등의 실험조건도 다른 것이 보통이다. 따라서 .. 2022. 8. 14.
난류에 대해 알아보자. 오늘은 난류에 대해서 알아보는 시간을 가져보자. 난류는 유체 유동 내에서 질서가 없고 비정상적인 유동을 가지는 경우를 말한다. 난류 유동에서는 확산이 낮으며, 모멘텀 대류가 높게 나타나며, 속도 및 압력이 공간 및 시간에 대해서 변화하는 특성을 가지고 있다. 난류가 아닌 유동은 층류와 천이 영역이 있다. 난류를 알기 쉬운 예로 일상생활에서 확인해보면, 대표적으로 수도꼭지에서 분사되는 물을 예로 들 수 있다. 수돗물은 유량이 적을 때는 똑바로 직선으로 분사되지만, 스위치를 크게 틀면 물의 흐름이 흐트러지면서 분사된다. 이때 전자가 층류, 후자가 난류이다. 생활에서 볼 수 있는 공기나 물의 유동은 거의 모두가 난류일 뿐만 아니라, 난류에서는 물질이나 열의 확산 효과가 매우 강하기 때문에 공학적으로도 매우 중.. 2022. 8. 13.
상사칙이란? 오늘은 유체역학 내에서도 중요한 개념인 상사칙에 관하여 알아보도록 하겠다. 흐름의 현상이 관계되는 여러 가지 기계를 개발하는 경우, 모형시험이 중요한 역할을 한다. 예를 들면 항공기, 자동차, 선박 등의 설계에서 원형의 치수를 축소해 상사형인 모형을 이용하여 풍동이나 수조에서 실험하고, 그 결과로부터 원형의 성능을 예측, 평가한다. 또한, 펌프, 수차, 압축기 등의 유체기계에서는 상사칙에 의하여 치수나 회전수가 다른 2개의 상사형 기계의 성능환산이 가능하다. 이처럼 모형 시험이나 상사칙은 두 가지 흐름의 현상을 관련지어, 한쪽으로부터 다른 쪽의 추정을 하는 것이다. 따라서 모형과 원형의 형상이 기하학적으로 상사임과 아울러 유동에 관한 운동학적 상사 및 힘에 관한 역학적 상사의 조건이 필요하며, 이들 3가.. 2022. 8. 11.
경계층의 개념 오늘은 유체역학 내의 경계층의 개념에 대해 알아보자. 흐름 속에 물체가 놓여있을 때 물체로부터 어느 정도 떨어진 위치에서의 유속은 물체의 영향을 거의 받지 않아 비점성 유동에 가까운 흐름이라고 할 수 있다. 그러나 물체의 아주 가까운 위치에서의 유동을 상세히 관찰해보면, 물체 표면상에서는 속도가 0이지만 조금 벗어난 위치에서는 비점성 유동에 가까운 큰 유속이 되므로, 물체의 근처에서는 속도구배가 크게 나타난다. 이처럼 속도 구배가 큰 영역을 경계층이라고 하며, 그 외측의 흐름 영역을 주류 또는 자유 흐름이라고 한다. 이처럼 물체 주위의 흐름을 두 영역으로 나누어, 경계층의 흐름에는 점성유동의 이론을, 경계층 밖의 흐름에는 비점성 유동의 이론을 적용하면 된다. 유속의 흐름 속에 평판이 흐름 방향으로 놓여 .. 2022. 8. 10.

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