2011-09-13 [Q&A] 항력에서 -값의 의미?
작성자 : kim2kie
(2022-10-01)
조회수 : 2240
[Q]
이번 질문은 바람과 파도에 관한 것입니다.
이론적인 내용보다는 이해가 잘 안되는 부분에 대해서 질문드리겠습니다.
바람의 힘을 구할때의 식을 보면 속도의 제곱을 통하여 힘을 구하고 있습니다.
그리고 파도의 힘을 구할때의 식을 보면 속도와 속도의 절대값의 곱을 통해 파도의 힘을 구하고 있습니다.
여기서 의아한게 있습니다.
일반적으로 바람의 속도를 측정할때 -값을 갖지않습니다. -값을 갖는다해도 속도의 제곱을 통해 힘이 -가 될수 없는것 같습니다.
하지만 파도의 경우 속도와 가속도가 -의 값을 갖을 때가 있고 힘의 공식에 대입하게 되면 -의 힘이 주기적으로 나오게 됩니다.
따라서 구조물에 바람의 힘과 파도의 힘을 적용하여 구조물의 변위를 구할 때 이해가 되질 않습니다.
파도의 힘이 -값을 갖는다는것을 어떻게 이해해야하는지요.
바람의 힘은 항상 양의 값을 갖지만 파도의 힘이 -값을 갖을 때 구조물이 받는 힘의 방향이 다르게 됩니다.
파도도 항상 +의 힘으로 구조물에 영향을 주는게 아닌가요?
계속 생각해도 이해가 되질 않습니다.
[A]
바람/파랑의 흐름 속에 존재하는 구조물은
이들 유체의 흐름에 의해 발생하는 힘(항력, drag force)을 받습니다.
이 흐름에 저항하는 항력은 유체의 흐름 방향으로 구조물에 작용하며,
유체 속도의 자승에 비례합니다.
즉, 이러한 항력의 크기와 방향성을 함께 나타내기 위해
항력 ∝유속|유속|
으로 나타냅니다.
정적 설계에서는 방향보다는 크기가 중요하여, 부호를 생략하지만,
만약 운동방정식을 사용한 동적 설계에서는 절대값을 사용하여 방향을 표시하여야 합니다.
즉, 바람과 파랑은 유체의 흐름이고,
+/-기호는 구조물과 유동의 상대 운동에 따라 항력의 방향이 바뀌는 것을 나타냅니다.
짤막한 답변이었습니다.