부력 예비

소개

"6조_부력_예비6_2015117014_김xx"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
본 실험은 유체역학적으로 Archimedes 법칙에 의거하여 물속에 잠겨있는 물체의 작용하는 외력에 관한 수식으로 평형 방정식을 유도하고, 이 때, 해당 물체에 잠겨져있는 부피에 비례하여 일정한 값을 가지고 있는 부력의 값과 물체의 무게 변화에 따른 변화되는 중력에 대한 외력의 크기 차에 따라 정의되는 양성부력, 음성부력, 중성부력을 각각 고려해본다. 또한 이에 따른 물체의 침강 되는 깊이를 추가적으로 고려해 볼 수 있다. 결과적으로 실험을 통해 측정한 중성부력을 나타낼 때 물체의 무게의 값을 이론적인 평형수식을 통해 계산된 중성부력 시 물체의 무게를 비교해본다. 또한, 해당 물체가 잠수함의 원리를 기반으로 하고 있으므로, 잠수함의 중요한 원리인 복원력에 대하여 물체의 물체 무게 중심과 부력 중심의 위치를 고려하여, 양의 복원력과 음의 복원력을 이해한다.

2. 바탕 이론
①부력과 아르키메데스(Archimedes)의 법칙
물체가 유체 내에 잠겨 있는 상태에 대하여 중요하게 작용하는 법칙이 아르키메데스의 법칙이다. 해당 법칙을 유체역학적으로 간단하게 설명하면 해당 물체가 유체 내에 완전히 잠겨 있거나 일부분만 잠겨 있는 것처럼 유체 내 물체가 잠겨 있는 공간만큼 해당 유체가 빠져나가고, 결과적으로 빠져나가 유체의 중량만큼 같은 힘의 크기로 부력이 작용하는 법칙을 나타낸다.
부력에 대한 힘의 크기는 실생활에서 느낄 수 있는데, 대표적인 예로는 공기 중에서 특정 물체 땅에서 들어 올릴 때 보다, 물속에서 같은 높이만큼 물체를 들어 올릴 때 더 쉽게 올리는 것을 느낄 수 있다. 이는 해당 유체 내에서 물체에 대하여 중력에 반대방향으로 부력이 작용했기 때문이다. 이렇게 물체가 잠겨 있는 상태에서 부력은 물체를 위로 미는 방향으로 작용한다. 결과적으로 부력은 물체의 위와 아래 방향에 작용하는 압력 차에 의하여 발생하게 된다. 이를 아래의 Figue 1을 활용하여 수식적으로 나타내면 아래와 같이 나타난다.

참고자료

· James O. Wilkes, 2008, 한산, “화학공학 유체역학”, p36~p39
· 유체역학, 엄기찬, 북두출판사, p69~72
· 유체역학, 양한주, 진샘미디어, p83~p86
· Essential 유체역학, 노병준, 박종호, 동명사, p90~p97
· 2019년 3학년 1학기 단위조작 이론 및 실험 PDF
· ’잠수함 공학 개론‘, 손호재, 박창수, 대영사, 2001年, p90~p97
· 일반물리학,Serway, Vuille, 물리학교재편찬위원회,2010.2.15., p205~p208 , p173~p175