부력(예비레포트)

소개

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목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 기기 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적

ㆍ 부력을 이용하는 잠수함에 미치는 유체역학적 원리를 이해하고, 그 평형방정식을 세워 잠수 깊이와 무게와의 상관관계를 도출한다.

ㆍ 주어진 아크릴 실린더를 깊이 1m의 수조 중앙에 띄울 수 있는 평형방정식을 유도 하고 유도된 공식으로부터 그 무게를 계산한다.

2. 바탕 이론

- 부력(Buoyancy, )

부력이란, 임의의 유체에 잠긴 물체에 작용하는 힘으로 힘의 방향은 중력의 반대방향이다. 부력의 크기는 물체의 잠긴 부분에 해당하는 부피에 대한 유체의 무게와 동일하다. 즉, 부력은 유체가 물체를 밀어내려는 힘이라고 생각할 수 있다. 물이라는 유체에 잠긴 지름이 D인 구의 부력에 대한 수식은 다음과 같이 표현된다.

< 중 략 >

- 부력의 종류

위에서도 언급했듯이 부력은 중력에 반대방향으로 작용하는 힘이다. 따라서 부력과 중력의 크기에 따라 부력의 종류를 구분할 수 있다. 부력이 중력보다 크다면 부력이 중력을 전부 상쇄시키고 유체 위로 떠오른다. 부력의 크기가 중력과 동일하다면 서로 상쇄되어 물체에 작용하는 힘은 0이 된다. 따라서 물체는 위로 뜨지도 가라앉지도 않는 상태를 유지하며 유체 속에 떠있다. 중력이 부력보다 크게 작용한다면 물체는 바닥으로 가라앉는다.

- 무게중심(center of gravity)

무게중심이란, 단어 그대로 무게의 중심이 되는 지점을 의미하며 중력의 합력이 작용하는 작용점이다. 따라서 질량을 가진 모든 물체는 무게중심을 갖는다. 또한 무게중심이 물체의 위쪽보다 아래쪽에 있을 때 안정한 상태라고 한다. 도형의 무게중심은 각 중선의 길이를 꼭짓점으로부터 2 : 1로 나눈 점의 교점이다. 다음의 그림은 여러 다각형의 무게중심을 보여준다.

- 부력중심(center of Buoyancy)

부력중심은 부력의 중심이 되는 지점으로 물체 전체에 대한 중심인 무게중심과 구별된다.

참고자료

· 광운대학교 화학공학과, ‘2018년 3학년 1학기 실험노트’, 2018년
· 김영훈, 2018, “화공열역학 PPT”, 12~ 13P
· James O. Wilkes, 2008년, “화학공학유체역학(마이크로유체학과 CFD)”, 한산, 28~30P
· Yunus A. cengel 외 1명, 2005년, “유체역학”, Mc Graw-Hill Korea, 166~167P, 167~169P
· 김이영, 김지나, “중학생들의 부력에 대한 개념 분석”, 학술저널, 전문 참고, 2012
· www.Doopedia.co.kr (도형의 무게중심 이미지 참고)