상식에 깊이를 더하다 : Why

밀폐된 관 속 유체의 한 지점에 압력을 가하면 그 유체의 다른 모든 지점에서 압력이 동일하다는 것이 바로 파스칼의 원리였습니다. 파스칼의 원리는 간단하게 증명할 수 있습니다. 유체 속 삼각기둥만으로 파스칼의 원리를 증명할 수 있다? 밑면과 윗면이 삼각형이고 높이가 h인 삼각기둥이 정지 상태의 유체 속에 있다고 가정합니다. 삼각기둥의 옆면은 사각형 3면으로 이루어져 있죠? 윗면 또는 밑면의 모서리의 길이를 각각 a, b, c라고 한다면, 옆면 사각형의 면적은 각각 ah, bh, ch가 되겠습니다. 유체 속의 각 면은 면 양쪽의 유체로부터 접선 방향과 법선 방향의 힘이 가해지게 되는데요. 여기서 접선이란 면과 접하는 직선을 뜻하고 법선이란 접선과 수직인, 즉 면과 수직인 직선을 뜻한답니다. 지금 가정처럼 유..

유체의 압력에너지를 힘이나 동력과 같은 기계적 일로 변환시켜주는 장치를 유압장치(hydraulic system)라고 합니다. 유압장치는 실제 우리네 주변에서 다양한 형태로 접할 수 있는데요. 수압기, 각종 유압기계, 자동차 브레이크, 유압잭 등 다양한 방면에서 사용하고 있답니다. 이러한 유압장치가 작동할 수 있는 원리는 바로 파스칼의 원리로부터 출발하고 있습니다. 유체압력 전달원리인 파스칼의 원리 파스칼의 원리(Pascal's Principle)에서 파스칼은 사람 이름인데요. 프랑스의 수학자이자 물리학자로 유명한 파스칼이 17세기에 발견한 원리이기 때문에 파스칼의 원리라고 부릅니다. 파스칼의 원리란, 밀폐된 용기 속에 있는 비압축성 액체에 압력을 가하면 이 압력은 모든 방향, 모든 면에 동일한 크기로 작..

유체(fluid)와 관련된 공부를 하다 보면, '비압축성 유체'나 '뉴턴 유체', '점성 유체'와 같은 굉장히 다양한 유체들이 등장하죠. 이러한 용어들은 특정 기준에 따라 유체들을 구분지어 놓은 것인데요. 이번에는 각종 유체의 종류들을 종합하여 정리해보았습니다. 압축성 유체와 비압축성 유체 비교 유체가 압축 가능한지를 기준으로 압축성 유체와 비압축성 유체로 구분합니다. ∇ 압축성 유체(compressible fluid)는 압력 변화에 대해 발생하는 밀도(density)와 비중량, 체적 같은 변수의 변화를 무시할 수 없는 유체를 뜻합니다. 용어만 보고 간단하게 생각하자면 압축 가능한 유체를 말하는 것이지만, 사실 가압이든 감압이든 상관없이 압력에 의해 부피가 변하는 유체를 뜻합니다. 부피(체적)가 변하니까..

유체(fluid)는 일정한 형체 없이 자유롭게 변형 가능하면서 흐를 수 있는 물질을 뜻하는데요. 액체(liquid)와 기체(gas)뿐 아니라 플라즈마(plasma)까지 포괄하는 개념입니다. 유체의 유동에 대해 탐구하는 유체역학에서는 유체를 보다 공학적으로 정의하게 됩니다. 유체역학에서는 유체(fluid)를 어떤 크기의 전단 응력(shear stress)이나 외부 힘(external force)이 작용할 때, 연속적으로 변형하는 물질로 정의합니다. 유체의 특징 ∇ 고체(solid)와 비교했을 때, 분자 사이의 거리(분자 공간)이 큽니다. 이 말은 즉, 유체 분자간 거리가 분자 직경과 비교했을 때 월등히 크다는 것을 내포하고 있습니다. 분자간 거리가 큰 것은 유체가 유체만의 특징들을 가지게 되는 근본적인 원..

유체역학이나 열역학, 또는 화학을 공부한다면 기본적으로 알고 있어야 할 물질의 여러 성질들이 있습니다. 대표적으로 밀도(density), 비체적(specific volume), 비중(specific gravity), 비중량(specific weight) 등이 있지요. 밀도란 무엇인가? 밀도(density)는 물질의 단위 체적(부피) 당 질량으로 정의되고, 비질량(specific mass)이라고 표현하기도 합니다. 어떤 물질의 질량이 m, 부피가 V인 경우, 수식으로는 밀도(ρ)=질량(m)/부피(V)로 나타내죠. 때문에 국제단위계에서의 단위는 kg/㎥ 입니다. 다만 이 단위로는 밀도 값이 보통 한 두 자리로 나오기 때문에 g/㎤ 단위도 많이 사용합니다. 또는 단위 변환을 통해 다른 단위로 쓰기도 하지요. ..