[기계공학실험] 제트반동 실험

소개

실 험 요 약
이번‘제트 반동’실험요약은 다음과 같다.
압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법으로, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃으로 향하게 되고, 깃에 부딪힌 분류의 운동량의 변화 즉 충격량으로 인해 발생된 힘에 의해서 터빈은 회전하게 된다. 본 실험에서는 물의 분류가 평판 깃 혹은 반구형 깃에 부딪힐 때 발생되는 힘을 측정하고, 이를 분류의 운동량과 비교해 봄으로써 충격량-운동량 원리에 대한 이해를 도모하고자 하는 것에 실험의 목적이 있으며, 추의 질량을 조건에 따라 다르게 하여 각각 4회의 실험 반복을 한다. 실험 후 얻은 데이터를 모멘텀과 힘, 속도에 따라 분류하여 분석하고 비교하였다.
이번 실험의 결과 요약은 다음과 같다.

목차

실 험 요 약
Ⅰ. 서 론
ⅰ. 실험목적
ⅱ. 실험이론
Ⅱ. 본 론
ⅰ. 실험장치
ⅱ. 실험방법
ⅲ. 실험 시 유의사항
Ⅲ. 결 론
ⅰ. 실험결과 및 정리
ⅱ. 용어설명 및 실험관련 내용
ⅲ. 결론 및 고찰
ⅳ. 참고문헌

본문내용

Ⅰ. 서 론
ⅰ. 실험 목적
압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법으로, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃으로 향하게 되고, 깃에 부딪힌 분류의 운동량의 변화 즉 충격량으로 인해 발생된 힘에 의해서 터빈은 회전하게 된다. 본 실험에서는 물의 분류가 평판 깃 혹은 반구형 깃에 부딪힐 때 발생되는 힘을 측정하고, 이를 분류의 운동량과 비교해 봄으로써 충격량-운동량 원리에 대한 이해를 도모하고자 한다.


ⅱ. 실험 이론
1. 크랭크와 피스톤의 운동
압력을 받고 있는 유체로부터 기계적 일을 유출해 내는 한 방법은, 그 압력을 이용하여 유체를 가속시켜 빠른 속도의 분류(jet)가 되도록 하는 것이다. 이렇게 하여 가속된 분류는 터빈의 깃을 치게 되고 이 마찰력으로 인하여 터빈은 회전하면서 기계적인 일을 하게 된다.
노즐(NOZZLE)로부터 분사되는 방향인 축에 관해 대칭인 평판 날개에 유속 로 의 충격을 가한 후 의 각도로 전향 되면서 유속이 된다고 가정하자. 날개를 치기 전후의 고도차와 정수압 차는 아주 작으므로 거의 무시하면 날개를 향해 방향으로 유입하는 물의 momentum은 이며 날개를 떠나는 물이 가지는 운동량의 방향 성분은 이다. 역학적 - 운동량의 원리란 충격전후의 운동량의 변화율이 바로 충격량과 같음을 의미하므로 유체의 흐름은 에너지를 가지고 운동하고 있는 것이다. 이것을 유용하게 이용하기 위해서 압력을 받는 유체를 고속으로 분출해야 한다.

ⅲ. 결론 및 고찰
이번에 시행한 제트 반동 실험은 압력을 받고 있는 유체로부터 기계적인 일을 유출해 내는 한 방법으로, 유체(=물)가 깃에 부딪히면서 운동량의 변화 즉 충격량으로 인해 발생된 힘을 알아보는 실험이었다. 6kg, 12kg 일 경우로 각각 4회의 실험을 하였고 실험을 반복하는 대해 있어서 최대한 기본 조건 및 주위 환경적인 요소는 동일한 상태를 유지하였다.
위의 실험 결과표<표-2>와 그래프를 살펴보면 6kg, 12kg 의 경우 모두 노즐 출구에서의 속도(=)가 깃에서 반사되었을 때의 속도(=U)보다 크게 나왔다. 이것은 공학적인 원리에 의해서 당연한 결과이다. 자세하게 수치적으로 표현한다면 질량이 6kg의 경우 평균적으로 는 1.55939 m/sec , U는 1.28322 m/sec 이고 초기속도와 충돌후의 속도차이는 약 0.27617 m/sec 나타났으며, 질량이 12kg 인 경우 =1.78829 m/sec, U=1.553215 m/sec 이고 약 0.2351 m/sec 의 차이를 보였다. 이것을 바탕으로 유체의 속도가 줄어든 만큼 그 에너지가 깃에 충격량이 전해졌다고 분석 할 수 있었다.

참고자료

· ⅲ. 참고문헌
· ① 유체역학, Robert W. Fox 외 1명, 사이텍미디어
· ② 일반물리학, 정현조, 범한서적 주식회사
· ③ http://blog.naver.com/kom2588?Redirect=Log&logNo=34116392, 제트엔진 사진 참조