유체역학 기초 : 압력과 부력 및 베르누이 방정식

유체역학

Fluid Mechanics

압력(Pressure)

단위 : 파스칼 1Pa≡1N/m²

분자가 벽면에 충돌하여 가하는 힘을 부딪히는 면적으로 나눈 값

즉, 단위면적당 평균적으로 가해지는 힘이 압력이다.

응력(Stress)과 단위는 같으나 사용 범위가 다르다. 재료역학 참조

상 : 고체에서의 응력

하 : 유체에서의 압력

화학에서의 적용

액체역학과 기체역학의 만남

진공과 대기압 영향 차이

부력(Buoyancy)

시간이 지나면 이렇게 이동하며

비중이 1인 물체는 정지해 있다.

아르키메데스의 원리

물체의 부피와 밀려난 물의 부피는 같다.

밀도비는 질량비와 같다.

같은 질량의 물체라도 모양에 따라 부력이 달라진다.

따라서 가라앉을 중량의 무게라도 떠있을 수 있다.

이것이 배가 물에 뜰 수 있는 이유이다.

버뮤다 삼각지대 등에서 배가 침몰하는 원인

해저에서 떠오르는 기포에 의해 부력이 감소

잠수함의 원리

물에 닿는 면적을 최대화 하면 물에 뜰 수 있다.

그러나 염분의 밀도가 높은 사해에서는 상관없이 물에 뜨는데

이는 유체의 밀도가 부력에 영향을 주기 때문이다.

왜냐하면 공기의 밀도가 커질수록 기압이 커져

공을 물 속으로 더 세게 밀어넣게 된다.

그래서 밀어낸 물의 무게만큼 반발력이 생겨

평형을 이룬다.

화학적으로 따지면 

밀도는 분자수(몰)에 정비례한다.

수압에 비해서 기압은 매우 작다.

아래 두 식 중 위의 것은 완전히 잠긴 물체이며 아래 것은 떠있는 물체이다.

물 위에 반쯤 잠긴 상태로 떠다니는 부유체의 경우 이 비례식을 만족한다.

↑유체 정역학 Fluid Statics

↓유체 동역학 Fluid Dynamics

유관을 흐르는 유체의 연속 방정식

:일정

질량 밀도와 부피

베르누이 방정식

=일정