부체의안정실험

소개

수리실험

목차

1. 실험 목적 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 2


2. 실험 이론 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 2


3. 실험 도구 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 4


4. 실험 절차 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 5


5. 실험 결과 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 5


6. 비고 및 고찰 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 9


7. 참고 문헌 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 9

본문내용

1. 실험 목적

배나 뗏목, 수상 플랫폼 같이 유체의 표면에 뜨는 부체의 안전성을 결정하는 문제는 공학에서 매우 중요하다. 이 실험은 부체가 안정상태에 있는지, 중립상태에 있는지, 혹은 불안정상태에 있는지 결정하는 실험이다. 부체의 안정성은 부체의 중심이 어떤 높이에 있는가에 달려있다. 이번 실험은 실험모형으로 무게중심을 결정해 부체의 안정성을 고려하는 실험이다. 본 실험에서는 실험모형의 중심을 인위적으로 변경시켜 가면서 배의 안정상태가 어떻게 변해가는지 알아보고, 이론에 의한 계산결과와 실험결과를 비교한다.



2. 실험 이론

※ 부체의 안정

배를 물에 띄워 항해하게 하거나, 해안에 방파제를 축조할 때 사용되는 케이슨을 바다에 띄워 운행할 경우에 이 부체들이 파도나 바람에 의하여 기울어져 침몰하지 않고 복원력이 작용하여 안정을 유지할 수 있게 설계하여야 한다.
부체가 정지하여 평형상태에 있을 때는 부체의 무게와 부력은 크기가 같고 방향은 반대이며 부체의 중심 G와 부심 C는 반드시 동일직선상에 있다.

그림 2-1에서 부체가 θ만큼 기울어졌다고 하면 G의 위치는 변하지 않으나 C는 C`로 이동하여 W의 연직선과 일치되지 않으나 B=W는 변함이 없으므로 여기에 B와 W는 우력을 이루게 되고 이 우력이 부체의 안정을 좌우하게 된다. 이때에 C, G선 또는 그 연장선과 부심 C`를 지나는 연직선과의 교점 M을 경심, 의 거리를 경심고라고 부른다. 그림 2-1에서 (a)와 (b) 같이 경심 M이 G보다 위에 있으면 부체를 원위치로 돌리려는 우력이 작용하여 부체는 항시 안정하며 이 우력을 복원모멘트라고 한다.
그림 2-1(c)와 같이 M이 G의 아래에 있으면 부체는 점점 더 기울어지며, 불안정(unstable)이 되고 그림 2-33(d)와 같이 구 또는 원주는 M과 G가 일치하면 우력이 생기지 않으며 따라서 부체는 기울어진 그대로 있게 되어 중립(neutral)상태로 된다.
좀더 구체적인 안정 조건을 정량화 시켜 보면 다음과 같다. 그림 2-3과 같이 좌우대칭의 부체를 작은 각 θ만큼 경사지게 한 경우를 생각해 보자.

참고자료

· ․ 수리학 <송재우 저 구미서관>