단일구의 침강속도 측정 [예비]

소개글

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목차

◆ 실험제목 : 단일구의 침강속도

◆ 실험목적

◆ 이론

◆ 실험장치

◆ 실험방법

◆ 추론

본문내용

- 항력계수<구와 불규칙 입자의 항력계수>
정지 유체(기체 또는 액체)속에 놓여 있는 구형입자에 작용하는 힘은 중력, 부력 그리고 저항력이다. 부력과 저항력은 중력과 반대방향으로 작용하는 힘이므로 부호가 반대이고, 이들 세 가지 힘의 합이 구형입자에 작용하는 힘이 된다. 즉, 구에 대한 수직 방향으로의 힘의 수지식은 다음과 같이 표시된다.

- 종말속도
중력 침강에서 g는 일정하다. 또 항력은 언제나 속도에 따라 증가한다. 가속도는 시간이 경과하면 감소하다가 0에 접근한다. 입자는 곧 일정한 속도에 이르게 되는데, 이 속도는 주어진 상황에서 도달할 수 있는 최대 속도로서 종말속도라 한다.

구에 작용하는 속도가 종말속도에 도달하면 u는 일정하므로
따라서 (1.1)식은 다음과 같이 된다.
… (1.2)
드랙계수 CD를 다음과 같이 정의하면
… (1.3)
한편, 구에 작용하는 저항력 Fd는 구의 질량과 구 속도의 자승의 곱(m×(구의속도)2)에 비례하므로, 비례상수, 즉, 저항계수 CD를 도입하면 식(1.2)와 식(1.3)으로부터 CD는 다음과 같이 변환될 수 있다.
… (1.4)
이 식으로부터 실험적으로 정해진 종말속도 ut의 값에서 CD를 구할 수 있다. CD는 입자의 레이놀즈 수, NRep 값에 따라서 달라지므로 실험적으로 측정하여 그래프화 되어 있다. 이들의 관계를 3가지 속도구간에서 나누어서 아래와 같이 설명할 수 있다.

참고 자료

없음