유체역학 실험 - 부력의 작용하는 형태의 부체들을 부체 안정 실험 장치를 사용하여 다양한 높이에서의 중력중심에 대하여 분석 및 계산
유체역학 실험 - 부력의 작용하는 형태의 부체들을 부체 안정 실험 장치를 사용하여 다양한 높이에서의 중력중심에 대하여 분석 및 계산
1. 실험 목적
부력의 작용하는 형태의 부체들을 부체 안정 실험 장치를 사용하여 다양한 높이에서의 중력중심에 대하여 분석 및 계산을 수행하고 계산한 안정성에 관하여 비교하여 본다.
2. 실험 관련 자료조사
(1) GM
부체의 안정은 무게 중심(G)와 모멘트 중심(M)의 상호 위치에 의해 결정된다.
안정
GM ] 0
M이 G보다 위쪽에 위치
불안정
GM [ 0
M이 G보다 아래에 위치
중립
GM = 0
M이 G의 위치와 동일
부체에서 무게 중심이 모멘트 중심보다 아래에 있다면 부체는 기울여도 부체의 수직을 유지하려는 복원력이 생기기 때문에 부체는 안정된 상태에 있게 된다. 무게 중심과 모멘트 중심이 같게 된다면 물체는 기울였을 때 복원력이 생기지 않아 그 상태를 유지하게 되며, 무게 중심이 모멘트 중심보다 위에 있다면 모멘트가 아래로 작용하게 되며 불안정 상태에 있게 된다. 즉, GM이 크면 배의 복원력이 커지고, 작으면 복원력이 작아지며, 만약, M이 G보다 낮아지면 배는 전복한다.
(2) CM
물체의 각 부분에 작용하는 중력의 합력의 작용점을 말한다. 무게중심은 물체의 위치가 어떠한가와 관련이 있는데, 물체의 윗부분에 무게중심이 있을 경우 물체는 매우 불안정한 상태가 되어 쓰러지기 쉽다. 하지만 무게중심이 물체의 아래 부분에 있을 경우 안정한 상태가 되어 잘 쓰러지지 않는다. 질량중심은 계의 질량이 한 곳에 몰려 잇는 것처럼 보이는 점이듯이 무게중심은 계의 총 무게가 작용하는 곳으로 생각하면 된다.
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부력의 작용하는 형태의 부체들을 부체 안정 실험 장치를 사용하여 다양한 높이에서의 중력중심에 대하여 분석 및 계산을 수행하고 계산한 안정성에 관하여 비교하여 본다.
2. 실험 관련 자료조사
(1) GM
부체의 안정은 무게 중심(G)와 모멘트 중심(M)의 상호 위치에 의해 결정된다.
안정
GM ] 0
M이 G보다 위쪽에 위치
불안정
GM [ 0
M이 G보다 아래에 위치
중립
GM = 0
M이 G의 위치와 동일
부체에서 무게 중심이 모멘트 중심보다 아래에 있다면 부체는 기울여도 부체의 수직을 유지하려는 복원력이 생기기 때문에 부체는 안정된 상태에 있게 된다. 무게 중심과 모멘트 중심이 같게 된다면 물체는 기울였을 때 복원력이 생기지 않아 그 상태를 유지하게 되며, 무게 중심이 모멘트 중심보다 위에 있다면 모멘트가 아래로 작용하게 되며 불안정 상태에 있게 된다. 즉, GM이 크면 배의 복원력이 커지고, 작으면 복원력이 작아지며, 만약, M이 G보다 낮아지면 배는 전복한다.
(2) CM
물체의 각 부분에 작용하는 중력의 합력의 작용점을 말한다. 무게중심은 물체의 위치가 어떠한가와 관련이 있는데, 물체의 윗부분에 무게중심이 있을 경우 물체는 매우 불안정한 상태가 되어 쓰러지기 쉽다. 하지만 무게중심이 물체의 아래 부분에 있을 경우 안정한 상태가 되어 잘 쓰러지지 않는다. 질량중심은 계의 질량이 한 곳에 몰려 잇는 것처럼 보이는 점이듯이 무게중심은 계의 총 무게가 작용하는 곳으로 생각하면 된다.
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