[이동현상실험] 종말속도측정[Measurement of Terminal Velocity]

Measurement of Terminal Velocity

◎ 목적
중력장에서 단일구의 Force balance를 통하여 낙하하는 현상을 이해하고 종말 속도 식을 유도한다. 유도한 종말 속도 식을 이용하여 Reynold number와 Drag Coefficient의 관계를 이해하고, Reynold number에 따른 Drag Coefficient의 의존성을 도식화한 후 이론식의 결과와 비교하여 실험 오차의 원인을 알아본다.

◎ 이론
⑴ 항력(Drag, Drag Force, Fd) : 흐름방향에서 유체가 고체표면에 미치는 힘

⑵ 항력계수(Drag Coefficient) : 유체의 밀도와 속도와의 곱에 대한 (단위 투영면적당 항력)의 비로써 정의한다. 항력계수는 Reynolds Number와 입자의 형태의 함수이다.

where, : 항력(Drag)
: 투영 면적 (Projection Area)
• 주어진 형태가 구일 경우, 다음과 같은 경우에 따라 항력계수가 변화
① Reynolds Number가 낮을 때 항력계수는 Stokes Law에 비교적 잘 일치한다. ( )

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 1000이상 일 때, 실험적으로,

가 된다.
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