[실험보고서] 이동현상실험 - 종말속도측정[Measurement of Terminal Velocity]

Measurement of
Terminal Velocity

1. 목적

⑴ 중력하에서 구체가 유체중에서 침강할 때에 일어나는 현상을 이해한다.
⑵ 항력계수(Drag Coefficient)와 Reynolds Number와의 관계를 알아본다.

2. 이론

⑴ 항력(Drag, Drag Force, Fd) :

흐름방향에서 유체가 고체표면에 미치는 힘

(3-1)

⑵ 항력계수(Drag Coefficient) :

유체의 밀도두와 속도두와의 곱에 대한 (단위 투영면적당 항력)의 비로서 정의된다.

(3-2)
where, : 항력(Drag)
: 투영 면적 (Projection Area)

항력계수는 Reynolds Number와 입자의 형태의 함수이다.

주어진 형태가 구(球)일 경우, 다음과 같은 경우에 따라 항력계수가 변화

① Reynolds Number가 낮을때
항력계수는 Stokes Law에 비교적 잘 일치한다. ( )

(3-3)

(3-4)

점동류(Creeping Flow) :
점도가 작은 기체나 액체 중에서 움직이는 먼지나 안개같은 작은 입자나, 점도가 아주 큰 액체중에서 움직이는 큰 입자의 운동과 같이, 벽 전단이 점성력에만 의존하여 생기는 흐름을 의미한다.

② Reynolds Number가 1000이상일때,
실험적으로,

(3-5)
가 된다.

⑶ 중력장에서의 유체를 통과하는 한 입자의 운동

① 일때, (Stokes Law Range)

(3-6)

② 일 때,

(3-7)

3. 실험 장치

① 액체별 침강속도 측정기
....

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