부유체 안정 (수리실험)

소개글

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목차

1. 실험목적 3

2. 실험이론 3

3. 사용도구 및 장비 4

4. 실험절차 5

5. 실험 결과 및 적용 6

6. 종합 고찰 10

본문내용

1. 실험 목적
; 일반적으로 수중에 있는 물체(부체)는 부체 자체의 무게와 부체에 작용하는 부력(Buoyancy Force)간에 상호관계에 의하여 부체의 안정과 불안정 즉, 현재 평형을 유지하고 있는지 그렇지 않으면 새로운 평형상태로 돌아가려고 하는지를 판단하는 것이 목적이다.

일반적으로 부체가 수면에 의하여 절단되는 면을 부양면이라 하고, 부양면에서 물체하단까지의 길이를 흘수(Draft or Drought)라 한다.

이번 실험에서는 부체의 흘수를 측정하여 아르키메데스의 원리와 부력(Bouyancy Force)의 관계를 이해하고 부체의 중심, 부심을 변화시켜 부체가 안정되는 한계조건을 이해한다.

2. 실험이론
; 실험 대상인 부체가 평형 상태에서 미세하게 기울여지면 그에 따라서 수중에 잠겨있는 부체 부분의 모양이 다르게 변화한다. 그러나 물체 무게중심의 위치는 변함이 없고 부심의 위치가 변한다. 부심이 이동하면 중력방향과 부력의 방향이 동일선상에 있지 않아서 새로운 힘(모멘트 M)이 발생하게 된다.
이 힘인 모멘트(M)에 의해 부유체는 회전하게 된다. 이때 정지 상태의 부심의 작용선과 기울어진 상태의 부심의 작용선이 만나는 점을 경심이라고 한다.
부유체의 경심이 무게중심보다 위쪽에 위치하면, 부력과 중력에 의해 발생한 우력이 부유체를 원래 정지된 상태로 돌아가도록 작용하고(회전한 방향의 반대방향으로 움직이게 된다) 안정한 상태를 유지한다.

반면 부유체의 경심이 무게중심보다 아래쪽에 위치하면, 부력과 중력에 의해 발생한 우력이 부유체를 더 기울어지는 방향으로 작용하고(회전한 방향으로 움직이게 된다.) 불안정한 상태가 된다.

참고 자료

수리학 - 송재우 (구미서관)