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부력(buoyant force): 유체에 잠긴 물체에 작용하여 그 물체를 유체 표면 위로 떠오르게 만드는 힘 압력의 차이로 인해 위로 밀어 올리는 힘과 물체의 무게가 같아지는 높이에서 물체는 정지한다. 유체가 물체에 작용하는 힘[그림 1]으로 부력을 받는 물체의 특성은 고려 대상이 아니다. 유체가 미는 힘보다 물체의 무게가 무거우면 가라앉고, 작으면 뜬다. 물의 경우, 물이 미는 힘은 수심이 깊어질 수록 더 커진다. ⇒ 대부분의 유체 또한 마찬가지로 물체의 잠긴 깊이가 깊을 수록 유체가 미는 힘 또한 커진다. ​ ​ 아르키메데스 원리(Archimedes's principle): 어떤 물체에 작용하는 부력은 그 물체에 의해 밀려난 유체의 무게와 같다. ⇒ 고대 그리스의 자연철학자인 아르키메데스(Archim..

혈류의 층류와 난류 Laminar and Turbulent Flow in a Blood Vessel 혈관에서의 혈액의 흐름은 혈액의 점섬 때문에 [고전역학 2_04. 점성]에서 배운 푸아죄유 법칙을 따른다. ​ https://blog.naver.com/sortie0228/223247985702 [물리학-고전역학 2] 04. 점성 | Viscosity 유체 내부에서 발생하는 저항력(항력)의 크기는 유체가 가진 점성(viscosity)에 의해 결정된다. 점성: 점도... blog.naver.com 혈액의 점도는 혈구의 비중이 커질 수록 그 수치가 더욱 커지며 이는 비선형적 hematocrit 그래프로 나타난다. 혈액의 유량(유량률, 유동률)은 Q로 나타내며 정의는 아래와 같다. 시간간격 Δt동안 관의 단면을..

유체 흐름(fluid flow): 유체 유동, 운동 중인 유체의 거동 양상을 뜻하며, 유체의 흐름 성질을 나타내는 물성 및 유체 흐름의 장(유동장)을 다룬다. ​ 유체의 흐름 공기의 흐름이나 강물의 유속처럼 우리는 환경적인 요소로서 흐르는 유체조건을 매일 경험한다. 유체가 움직일 때 흐름은 두 가지 유형 중 하나로 설명할 수 있다. ​ 유체흐름의 유형 층류(steady flow, laminar flow)[그림 1]: 정상류, 층흐름류, 전체유체를 구성하는 작은유체부피(fluid element, 유체요소)가 매끄러운 경로를 따라 이동해, 다른 입자들의 경로와 교차하지 않는 경우 cf. 단, 유체를 이루는 기본 '분자'를 유체요소로 지칭하는 것이 아니다. 층류는 특정한 한 지점을 지나는 모든 작은유체부피의 ..

유체연속방정식 Equation of Continuity for Fluids 단면적이 서로 다른 관에서 유체 흐름이 갖는 중요한 특징 중 하나는 유체연속방정식(equation of continuity for fluids)을 만족한다는 점이다. 유체연속방정식이란, 유체가 흐르는 관을 따라 흐른 유체의 질량은 [그림 1]의 지점 1과 지점 2에서 모두 동일함을 의미하는 식이다. 지점 1에서 존재하는 유체의 양에 따른 질량 구간은 [그림 2]의 x_1으로 나타난다. 마찬가지로 지점 2에서 존재하는 유체의 질량 구간은 x_2로 나타난다. 유체의 질량은 m = ρV인데, 이때 부피는 (단면적)×(높이)이므로, A(단면적) × x(질량 구간)와 같다. 유체의 질량은 원통 실린더 모양을 하고 있다. ​​ 또한 유체의 ..

혈류: 혈관 내에서 혈액의 이동 혈류역학(hemodynamics): 혈압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 혈류가 발생하는 물리학적 원리를 집중적으로 연구하는 세부 학문 혈류역학을 통해 혈액 순환의 흐름에 대해 고찰하고, 이를 물리적으로 조절할 수 있는 방법을 연구함 ​ 순환계 시스템 Circulatory System 인간의 순환계(circulatory system)는 인체 외부의 물질(영양) 공급, 제거 및 세포 간의 물질 교환 등을 위한 핵심적인 인체 시스템[그림 1]이다. 물질 공급: 영양소 및 산소의 공급 물질 제거: 신체의 대사산물(이산화탄소, 기타 배설물) 제거 물질 교환: 세포와 세포 간에는 물질의 직접적 이동이 불가능하다. 대신 순환계 시스템을 활용하여 세포들 간의 물질 교환이 이루어 진다. ​ ..

파스칼 법칙 Pascal's Law 프랑스의 수학자 파스칼(Blaise Pascal, 1623~1662)이 발견한 유체정역학의 한 가지 법칙이다. 파스칼 법칙: 유체에 의한 압력은 깊이와 유체 표면 압력 p_0의 값에 비례하므로, 유체 표면에 압력을 증가시키면, 압력은 유체 내부의 각 점에 똑같이 전달된다. ⇒ 유체에 작용하는 압력의 변화는 유체 내의 각 점과 용기의 벽에 동등하게 전달된다. ​ 밀폐된 유체에 작용하는 압력은 용기의 벽과 유체의 모든 부분에 같게 전달된다. ​ 파스칼의 법칙[그림 1] ■ 유압 프레스(hydraulic press)[그림 2]는 파스칼의 법칙을 활용한 기계이다. e.g. 유압브레이크, 자동차 리프트, 지게차 등에도 응용 유압기의 원리[그림 3] 유압기의 구조에서 단면적의 대..

​ 이탈리아의 수학자 토리첼리(Evangelista Torricelli, 1608~1647)는 진공의 존재를 증명하기 위해 1643년 피사에서 아래와 같은 실험을 수행하였다. 토리첼리의 수은 기압계(mercury barometer)[그림 1]: 수은(Hg)으로 채운 긴 관을 뒤집어 수은이 채워진 용기에 수직으로 세운다. 관의 상부는 완전히 막혀있어 위쪽에 생긴 빈 공간은 진공에 가깝고(near-vacuum) 따라서 압력은 0으로 근사할 수 있다. 수은 기둥의 시작점과 일치한 지점(A, B)의 압력 p_0는 대기압에 의한 압력과 동일하다. [그림 2]의 조건에서 수은 기둥을 생성하는 대기압(B)과 수은 기둥에 의한 압력(A)은 서로 동일하다. 그림 2 수은 기둥에 의한 압력은 p_A이며, 이는 다음과 같이..

유체역학 Fluid Mechanics 유체역학(fluid mechanics): 액체, 기체, 플라즈마와 같은 유체의 운동 및 힘의 관계를 다루는 역학의 한 분야 cf. 강체역학 ​ 물질의 분류 물질의 종류를 구분[그림 1]하는 한 가지 방법으로 물질에 외력(external force)을 작용해 형태를 변화시키는 데 소요되는 시간을 측정하는 것이 있다. 강체(rigid body): 외력이 작용해도 부피나 밀도에 거의 변화가 없는 물질 ⇒ 일반적으로 고체(solid)는 강체로 분류된다. cf. 열기에 의해 녹아내리는 아스팔트 유체(fluid body): 약한 응집력(cohesiveness)과 용기 벽이 작용하는 힘에 의해 결합된 무질서한 분자들의 집합 ⇒ 일반적으로 액체와 기체가 유체로 분류된다. 유체역학에..

유체 내부에서 발생하는 저항력(항력)의 크기는 유체가 가진 점성(viscosity)에 의해 결정된다. 점성: 점도, 유체에 내재된 점착성으로 물리학에서 점도는 액체의 흐르려는 경향에 대한 저항의 척도이다. 유체의 점성에 의해서 (1)유체의 유동 경향이 결정될 뿐만 아니라 (2)에너지의 손실도 발생한다. ​ 유체의 점성은 유체의 흐름을 연구하는 유체역학, 공기역학에 매우 중요한 물리량이다. 점성력(viscous force): 유체 내 내부 마찰력의 크기와 관련된 물리량으로 유체의 점성도를 만드는 주요인이다. 점성력은 유체 내 인접한 두 층이 서로 '상대적으로' 이동[그림 1]하는데서 생긴다. ​ ​ 유체의 속력 차이 유체가 흐르는 관이 수평으로 놓여있고, 관의 단면적이 일정하더라도 유체가 흐르는 방향으로 ..

선팽창 Linear Expansion 선팽창: 섭씨 100도씨에서의 변화 내에서, 온도 변화가 그리 크지 않다는 가정 하에 증가한 길이 ΔL은 늘어난 섭씨 온도에 비례한다. "Linear expansion means change in one dimension as opposed to change in volume." Linear Expansion ​ ■ 선팽창 계수(coefficient of linear expansion): 물질의 열팽창 성질을 기술하는 계수로 물질마다 다르다. 단위는 역 켈빈온도를 주로 쓴다. - 선팽창 계수가 클수록 온도변화량에 따른 물체의 변화길이가 크다. - 오른쪽 식은 차분이 아닌 미분형태로 고친 식이다. 대표사진 삭제 표 1. 물체에 따른 선팽창 계수의 차이 [참고: Univ..