부력 결과레포트

목차

1. Abstract

2. Experiment
① 실험 기기
② 실험 방법

3. Result & Discussion
① Result
② Discussion

4. Conclusion

본문내용

1. Abstract

아르키메데스의 원리를 이용해 유체 내부에 잠긴 물체에 작용하는 부력의 크기를 구할 수 있으며 물체에 작용하는 중력을 함께 고려하면 부력의 크기와 물체의 운동방향 역시 예측할 수 있다.

본 실험에서는 잠수함인 아크릴 실린더에 무게 추로 질량의 변화를 주어 유체에 잠수시키며 형성되는 부력의 크기를 가시적으로 확인하고, 운동방향을 파악해보았다. 잠수함은 유체 내에 정지해 있으므로 작용하는 외력으로는 중력과 부력만을 고려하여 평형방정식을 세운다. 중력과 부력의 크기가 같은 상태에서의 부력인 중성 부력이 형성될 때의 물체 질량을 계산하고 실제 실험을 진행하며 중성부력이 나타날 때의 물체 질량을 측정해 이 값을 이론값과 비교해보았다.

실험 결과, M _{이론} =2.148kg으로 계산되었으며 M _{실험} =2.128kg이 측정되었다. 실험값이 계산으로 구한 이론값보다 작게 측정되었으며 이에 대한 오차율은 0.93%이다. 중성부력을 확인하고 추가적으로 물체의 질량을 변화시켜보며 양성 부력과 음성 부력을 가시적으로 확인해보았다.

2. Experiment
① 실험 기기
(1) 수조 : 잠수함인 아크릴 실린더가 완전히 잠길 수 있을 만큼 물을 채워 넣는다.
(2) 아크릴 실린더 : 수조에 잠수시켜 양성, 중성, 음성 부력을 확인하는데 사용한다.
(3) 무게 추 : 잠수함의 질량을 변화시켜 다양한 부력을 형성하는데 사용한다.
(4) 저울 : 중성부력이 형성되었을 때의 잠수함의 무게를 측정하는데 사용한다.

② 실험 방법
(1) 수조 내에 아크릴 실린더가 완전히 잠길 수 있을 만큼 물을 채워 넣는다. 본 실험에서 채워진 물의 부피는 가로, 세로가 각각 48cm이다. 물을 다 채운 후, 밀도 계산을 위해 물의 온도를 측정한다. 본 실험에서는 15℃의 물을 사용하였다.

참고 자료

2020 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
James O.Wilkes, “화학공학 유체역학”, 사이플러스, 48-50p (2020)
Frank M.White, “Fluid Mechanics”, McGraw-Hill Education, 63-64, 88-92p (2017)
조윤식, “잠수함 선체구조 설계”, 대한조선학회 학술대회 자료집, 449p (2011)
손호재 외 1인, “잠수함 공학 개론”, 대영사, 90-97p (2001)
Serway, “일반물리학”, 물리학교재편찬위원회, 173-175, 205-208p (2010)