흡입력이 초속 10미터인 튜브가. 있는데. 몇개의 구멍을 내야 동일해질까요?
진공청소기 처럼 흡입력이 초속 10미터라 가정하면 흡입구를 막고 흡입되는 직경 10센티 관에. 1센티미터 원으로 구멍을 몇개를 뚫어야 관이 안찌그러지고 흡입구를 안막은 상태가 될지 궁금합니다
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
진공 청소기 흡입력이 초속 10m 흡입구 막힘
흡입관 직경 10cm 1cm 원 구멍 개수
계산을 통해 관 찌그러짐 방지 및
흡입구 막힘 해결 방법을 제시합니다.
흡입력을 계산해야 합니다.
흡입력은 유속과 유량의 곱으로 계산됩니다.
유속은 초속 10m 유량은 흡입구
단면적과 유속의 곱으로 계산됩니다.
흡입구 단면적은 흡입관 직경의 절반인
5cm의 제곱에 파이를 곱하여 계산됩니다.
흡입력 = 유속 * 유량
유속 = 10m/s
유량 = 흡입구 단면적 * 유속
흡입구 단면적 = (흡입관 직경/2)^2 * 파이
흡입구 단면적 = (5cm/2)^2 * 파이 = 19.63cm^2
유량 = 19.63cm^2 * 10m/s = 196.3cm^3/s
다음으로 흡입구를 막았을 때 발생하는
압력을 계산해야 합니다.
압력은 흡입력과 유량의 비율로 계산됩니다.
압력 = 흡입력 / 유량
압력 = 196.3cm^3/s / 196.3cm^3/s = 1atm
흡입관 찌그러짐을 방지하기 위해서는 흡입구
압력이 관 내부 압력보다 높아야 합니다.
일반적으로 PVC 관은 1atm 압력에 견딜 수 있습니다.
흡입구 압력은 1atm 이상이어야 합니다.
흡입구를 막지 않고 흡입력을 유지하기 위해서는
구멍을 통해 일부 공기가 유입될 수 있도록 해야 합니다.
구멍 개수는 흡입력 구멍 크기 유속을 고려하여 계산해야 합니다.
흡입력 = (구멍 개수 * 구멍 단면적 * 유속) / 2
구멍 개수 = (흡입력 * 2) / (구멍 단면적 * 유속)
1cm 원 구멍의 단면적은 파이 * (0.5cm)^2 = 0.785cm^2입니다.
흡입력을 1atm으로 유지하기
위해서는 0.785cm^2 크기의
구멍을 251개 이상 뚫어야 합니다.
흡입관 찌그러짐을 방지하고 흡입력을 유지하기
위해서는 1cm 원 구멍을 최소 251개 이상 뚫어야 합니다.
실제로는 구멍의 위치 분포 제작 과정 등을 고려하여
더 많은 구멍을 뚫는 것이 좋습니다.
답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.