단일구의 침강속도 결과레포트

목차

1. Abstract

2. Experiment
① 실험 기기
② 실험 시약
③ 실험 방법

3. Result & Discussion
① Result
② Discussion

4. Conclusion

본문내용

1. Abstract

본 실험은 질량과 비중이 다른 세 종류의 구를 점도가 다른 두 용액에 각각 침강시켜 종말 속도를 측정하고 이를 이용해 레이놀즈 수와 항력 계수를 구하는 실험이다. 결과를 통해 구의 직경과 유체의 점도에 따른 레이놀즈 수와 항력 계수의 관계를 비교해볼 수 있다.

먼저 눈금이 표시된 2개의 긴 투명관에 점도가 다른 2개의 용액을 각각 채워넣으며, 본 실험에서는 물과 Ethanol-Glycerin 용액이 사용되었다. 준비된 직경과 질량이 각각 다른 3개의 구를 준비하여 두 용액에 각각 침강시켜 일정 구간을 침강하는 데 걸린 시간을 측정한다. 이를 통해 침강 속도를 구하면 속도가 일정해지는 종말 속도를 구할 수 있으며 구해낸 종말 속도를 이용해 각각의 경우에 대한 레이놀즈 수와 항력 계수를 계산한다.

실험 결과, 침강시키는 구의 직경이 증가할수록 레이놀즈 수가 증가하는 것을 확인했으며 레이놀즈 수는 점도가 작은 용액인 물에서 더 큰 값을 갖는다. 레이놀즈 수가 증가함에 따라 Ethanol-Glycerin 용액에서는 항력 계수의 값이 감소하는 경향을 보였으며, 항력 계수는 종말 속도의 제곱에 반비례 하므로 이론과 유사하게 결과가 얻어진 것을 알 수 있다. 반면 물에서의 경우 레이놀즈 수가 증가함에 따라 항력 계수가 함께 증가하는 경향을 보였는데 이는 실험에서 발생한 오차로 인한 결과로 생각된다. 이러한 오차 발생의 원인 중 가장 큰 영향을 미치는 것은 너무 작은 점도의 유체인 물을 사용한 것과 종말 속도에 도달할 만큼 충분히 깊지 않은 유리관을 사용한 것을 들 수 있다.

2. Experiment
① 실험 기기
(1) 2개의 긴 투명관 : 서로 다른 유체를 채워 구를 침강시키는 데 사용된다.
(2) 여러 개의 구 : 직경과 비중에 따른 침강, 종말 속도를 확인하는 데 사용된다.
(3) Stop watch : 구가 투명 관의 일정 구간을 침강하는 시간을 측정한다.

참고 자료

2020 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
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송승화 외 6인, “침강하는 물체의 종말 속도 측정을 통한 항력계수 평가”, Journal of the Institute of Industrial Technology“, vol.14, 43-49p (2006)