2017년 5급 공채 기술 2차 유체역학

그림과 같이 직경 2cm, 길이 1,000m인 수평 파이프 내부를 평균속도 0.1m/s로 물이 흐른다. 유동은 정상상태 비압축성이며, 완전히 발달되어 있고 입구 영향은 무시한다. 다음 물음에 답하시오. (단, 물의 점도는 1.3×10^-3N․s/m²이고 밀도는 1,000kg/m³, 중력가속도의 크기는 9.8m/s²이다) (총 10점)
[그림]

그림과 같이 두 저수지 사이에 수문이 설치되어 있다. 수문은 높이가 1m, 폭이 1m인 정사각형으로 중간에 힌지(hinge)가 설치되어 이를 중심으로 반시계 방향으로만 회전하게 되어 있다. 좌, 우측 저수지의 깊이가 각각 2m, 1.5m일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 물의 비중량(\gamma \,)은 9,800N/m³이다) (총 15점)

그림과 같이 무게 W＝30N인 원뿔 모양의 추가 연직방향 물제트와의 충돌에 의해 노즐출구로부터 높이 h에서 평형을 이루고 있다. 노즐출구에서의 제트속도는 V_j＝15m/s, 노즐의 직경은 d_j＝2cm이다. 마찰에 의한 손실을 무시할 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 중력가속도(\vec{{g}})의 크기는 9.8m/s², 물의 밀도는 1,000kg/m³이다) (총 10점)

고도가 높은 야구장에서는 공기의 저항이 감소하여 투수가 더 빠른 공을 던질 수 있다고 한다. 공에 작용하는 항력계수는 고도에 상관없이 0.2로 일정하다고 가정하며, 야구공의 단면적은 40cm², 야구공의 질량은 0.2kg, 투수와 포수 간 거리는 10m이고 투수가 던지는 공의 초기속도는 100km/h이다. 중력의 영향을 무시할 때, 다음을 구하시오. (총 15점)