공유압의 기본 개요_2탄 파스칼의 원리 / 압력 / 연속의 법칙 / 베르누이의 정리 / 베르누이의 법칙 / 마그누스 효과

파스칼의 원리, 치약을 통해서 설명이 가능하다.

 

파스칼의 원리

 

 

• 파스칼의 원리를 한 문장으로 정리하면 '유체의 압력은 면에 대해서 직각으로 작용한다'이다.
• 파스칼의 원리로 각점의 압력은 모든 방향에서 동일하다.
• 밀폐된 용기 속의 액체의 한 부분에 가해진 압력은 액체의 한 부분에 같은 세기를 가지고 골고루 전달된다.
• 쉬운 예로 치약의 끝을 힘을 주면 치약이 나오는 현상이 파스칼의 원리라고 보면 된다.
•  파스칼의 원리를 공식으로 표현하자면 아래로 표현할 수 있다.(출처: 시사상식사전)

 

 

파스칼의 원리 공식

 

 

 

• 치약 용기 A1에 F1의 힘을 주면 A1에 가해진 압력 P1이 유체를 통해 같은 압력 P2로 치약 용기 A2인 피스톤에 F2의 힘이 전달 된다는 것이다.
•  즉, 치약 용기 뒷 부분(A1)을 F1의 힘을 주면 A1에 가해진 압력 P1이 유체(치약)를 통해 같은 압력 P2로 치약 용기 치약 용기 입구(A2)인 F2의 힘으로 전달 된다는 것이다.

 

 

* 압력이란 물체의 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘의 크기이다.

 

 

유공압에서 압력과 힘의 관계는 평가의 중요한 요소이다.

압력과 힘의 관계

 

 

• 압력이란 물체의 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘의 크기로 정의한다.
• 같은 크기의 힘이 가해지더라도 면적이 좁을수록 더 큰 압력이 가해진다.
• 압력과 힘의 관계를 공식으로 표현하자면 아래로 표현할 수 있다.

 

압력 공식

 

 

• 압력 공식에서 F : 힘, P : 압력, A : 단면적이다.

 

연속의 법칙 Q=AV

 

 

연속의 법칙

 

 

• 연속의 법칙은 물이 흐르는 관속에 다른 지름의 입 / 출구가 있더라도 각 단면을 일정 시간에 흐르는 유량은 일정하다.
• 좁은 관에서는 속력이 빨라지고, 넓은 곳에서는 속력이 느려져서 유량이 일정해진다.
• 유량이란 관속을 흐르는 액체에 대하여 단위시간 동안 단면적을 통과하는 수량이다.
• 이를 공식으로 표현하자면 Q=AV이다.
• Q는 유량, A는 단면적, V는 유속(유체의 속도)이다.

 

 

* 관로의 면적이 좁으면 유체의 흐름 속도가 증가한다.

* 관로의 면적이 넓으면 유체의 흐름 속도가 감소한다.

* 관로란 물 / 가스 등의 유체가 단면을 채우고 흐르는 관이다.

 

 

베르누이의 정리 / 베르누이의 법칙

 

 

베르누이의 법칙 / 베르누이의 원리

 

 

• 베르누이의 정리란 유체의 위치에너지 운동에너지의 합은 항상 일정하다는 것이다.
• 베르누이의 정리란 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고, 속력이 감소하면 압력이 높아지는 것이다.
• 상기의 이미지를 보면, 압력이 높은 곳은 유리관 속의 물기둥을 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아진다.
• 압력이 낮은 곳은 유리관 속의 물기둥이 약하게 누르므로 물기둥의 높이가 높아진다.

 

 

베르누이의 정리

 

 

• 한 가지 예를 더 들어보자. 축구공에 스핀을 주어 공을 찬다고 가정해보자.
• 공의 회전 방향과 공기의 흐름이 같은 곳은 공기의 흐름이 빠르고 기압이 낮아진다.
• 반대로 공의 회전 방향과 공기의 흐름의 반대 방향은 공기의 흐름이 느리고 기압이 높아진다.
• 따라서, 공은 기압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 적용되므로 기압이 낮은 쪽으로 휘어져 들어간다.

 

 

*유체가 흐를 때 유체의 속력은 좁은 관로를 통과할 때 높아진다.

*유체가 흐를 때 유체의 속력은 넓은 관로를 통과할 때 낮아진다.

*베르누이의 정리를 응용하여 나타나는 현상을 마그누스 효과라고 부른다.

*마그누스 효과는 축구공의 휘어져 들어가는 원리를 말하는데, 이 때 베르누이의 정리가 적용된다.

 

 

 

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