2020 단일구의 침강속도 결과

목차

1. Abstract

2. Experiment

3. Result & Discussion

4. Conclusion
1) 점도 측정 오차
2) 구의 침강이 수직으로 진행되지 않았음
3) 구의 종말속도 측정 부족
4) 실험 기기의 한계

본문내용

1. Abstract
정지 유체에 단일 구를 침강시켰을 때 나타나는 유체 정역학적 현상을 관찰하는 실험이었다. 구에 작용하는 힘을 알아보고, 그에 대한 Force Balance를 세워보았다. 종말속도, 항력계수, 구의 직경, 레이놀즈 수의 관계를 알아보았다.
직경 1cm, 0.5cm인 구를 메스실린더에 담긴 물과 Ethanol : Glycerin 혼합 용액에 떨어뜨려 종말속도를 구하고, Ostwald’s Viscometer를 사용하여 용액의 점도를 계산해내었다. 구해낸 종말속도와 점도를 이용하여 항력계수와 레이놀즈 수를 도출해낼 수 있었고, 이를 통하여 구의 직경, 용액의 점도 등이 항력계수, 레이놀즈 수와 어떤 관계를 가지는지 확인하였다.

2. Experiment
먼저, 구의 직경을 재었다. 실험에 사용할 구는 2종류가 있었는데, 자를 이용하여 큰 구와 작은 구의 직경을 측정하였다. 각각 1cm, 0.5cm였다. 구의 구형도가 1이라고 가정(완전한 구)하여 구의 부피를 계산하였다. 다음으로 구의 무게를 측정하였는데, 더욱 정확한 값을 얻어내기 위하여 소수점 4자리까지 표시 가능한 저울을 사용하였다.
실험에 사용되는 용액은 물과 Ethanol : Glycerin 혼합용액이었는데, 물은 수돗물, 혼합용액은 이미 혼합되어있던 용액을 사용하였다. 먼저 용액의 온도를 온도계로 측정하여보니 두 용액 모두 17℃로 동일하였다. 먼저 비중병에 물을 담아 무게 차이를 이용하여 비중병의 부피를 측정해주었고, 혼합용액을 비중병에 담아 용액의 밀도를 계산하였다.
구를 침강시키기 위해 물과 혼합용액 모두 2000ml 메스실린더에 1500ml만큼 담아주었다. 구의 침강 시 실린더의 벽에 부딪히는 것을 최소화하기 위하여 최대한 구를 실린더 입구 중앙에서 떨어뜨렸다. 종말속도를 구하기 위한 구간은 실린더의 400ml~700ml 눈금으로 결정하였다.

참고 자료

2020 단위조작이론 및 실험1 실험노트
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