1주차:물의 기본성질(1)

1주차:물의 기본성질(1)

수공학 연구실

2.1 유체로서의 물

◈ 유체의 성질

• 정지해 있는 유체는 전단력에 저항하지 못하고 연속적으로 변형 : 외력에 의해 모양이 바뀌게 된다.

• 유체의 이동 ⇒ 흐름 (변위, 속도, 가속도)

• 인장력에 저항하지 못한다.

• 통상 점성이 없는 유체를 이상유체라 한다.

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2.2 차원과 단위

• FLT계 밀도 :

• MLT계 밀도 :

• 방정식은 좌변과 우변의 차원이 같아야 함(차원의 동차성).

※ 동력 (power): 단위 시간당 한일의 양

1 2 3 4 2

/ /

M V  FL T ^ L  FL T ^

4 2 3

/

M V  FL T ^  ML

( ) :[ ] [ ]

( ) ( / sec / sec )

W F S W FL

W F S

P N m J watt

t t

  

    

일

동력 =

2 3

[ ]

P 

ML T ^

MLT

FLT ^ 1

FLT



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2.2 차원과 단위

2.2.2 단위 (單位)

◈ 단위 : 물리량의 크기를 알아보기 위해 규정한 기준 ◈ 단위제 (unit system)

(1) 영국단위제 (British unit system) 절대단위계 (MLT계) lb, ft, sec 공학단위계 (FLT계) lbf, ft, sec (2) 미터단위제 (Metric unit system)

절대단위계 (MLT계) [M] : g, [L]: cm, [T]: sec ⇒ cgs단위 공학단위계 (FLT계) [F] : kg중, [L]: m, [T]: sec ⇒ MKS단위

1주차 : 2장 물의 기본성질(1)

2.2 차원과 단위

※ 미터단위계의 절대단위계에 있어서 힘의 기본단위는? dyne ※ 미터단위계의 공학단위계에 있어서 힘의 기본단위는?

(3) 국제 단위제

: kg, m, sec (Système international d'Unitès)

MKS 공학단위제와 비슷하지만 절대단위제임 ※힘의 기본단위 : N

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2.3 물의 밀도, 단위중량 및 비중

2.3.1 밀도 (density)

2.3.2 단위중량(Unit weight)

◈ 단위체적당 유체의 무게

m

  질량  V 부피

W mg V V g

  

 

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2.3 물의 밀도, 단위중량 및 비중

2.3.3 비중 (Specific gravity)

◈

/ /

/ /

w w w w w w

S

W V mg V W V m g V



     

 

동일 체적의 어떤물질의 무게 동일 체적의 물의 무게

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2.4 물의 점성

2.4.1 점성의 정의

◈ 유체층과 층 사이에서 또는 고체 경계면에 대해서 상대 운동을 할 때, 경계면에서는 그 운동에 대한 저항력이 생기게 되는데 이때의 저항을 마찰 저항이라고 하고 마찰저항을 일으키는 유체의 성질을 점성이라 한다.

※ 비점성 유체에서는

① 마찰력이 발생하지 않는다.

② 에너지 손실이 없다.

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2.4 물의 점성

2.4.2 Newton의 점성법칙

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2.4 물의 점성

◈ 전단 응력 : 실험에 의하면 각변형률은 전단응력에 비례

◈

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2.4 물의 점성

◈ 점성계수(coefficient of viscosity) :

◈ Newton의 점성법칙



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2.4 물의 점성

◈ 동점성 계수(coefficient of kinematic viscosity) :

◈ 점성의 요인

액체는 응집력에 의한 영향이 크다.

기체는 충돌(운동량 교환)에 의한 영향이 크다.

◈ 액체의 점성은 온도가 상승하면 약화 (응집력이 약화) 기체의 점성은 온도가 상승하면 점성 강화 (충돌 증가)

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2.4 물의 점성

 점성에 의한 마찰 저항력과 동력산정

  r D

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2.4 물의 점성

➀ 마찰 저항의 크기

(속도분포 곡선을 직선으로 가정시)

➁ 동력의 크기 (power)

동력(P) : 단위 시간당 한 일의 양 일 (W) : F(힘) x S(거리)

(즉, 동력은 힘 x 속도)

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◈ 물의 상태변화

2.1 유체로서의 물

◈ 잠재 에너지 : 상태변화를 위해 소요되는 에너지 1cal = 물 1g을 1℃높이는 데 필요한 열량

비열 = 어떤 물질 1g을 1℃ 높이는데 필요한 열량 (cal/g℃) 증발 (evaporation), 응축 (condensation)

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2.2.1 차원 (dimension)

^물리량 또는 물리 현상의 특징을 규정하는 기본량

◈ 기본차원

• 질량(M), 길이(L), 시간(T) : MLT ⇒ 절대 단위계

• 힘(F), 길이(L), 시간(T) : FLT ⇒ 공학 단위계

[ ] [ V  LT ^ 1 ]

1 2

[ ] [ a  LT ^ ] / T  [ LT ^ ]

[ ] [ F  MLT ^ 2 ]

1 2

[ M ] [  FL T ^ ]

◈ 유도 차원

기본차원을 이용해서 이끌어 내는 차원

예) 속도 :

가속도 : 힘 : 질량 :

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