9급국가직공무원 2010-04-10 화학공학일반 16번 문제 해설

문제 요약:
두 평행 평판 사이의 뉴턴 유체에서 위쪽 평판을 이동시킬 때 위쪽 평판에 작용하는 주요 힘을 설명하는 올바른 선택지를 찾으시오.

정답:
- 2번: 평판의 접촉면에 작용하는 수평 힘으로 표시한다.
- 근거: 유체 정압은 평판의 접촉면에 수직으로 작용하지만, 여기서는 평판 이동에 따른 전단력으로 인한 수평 방향의 힘이 주요하다. 이동 방향과 평행한 수평 방향의 힘이 유체 저항과 직접 연관된다.

오답 포인트:
- 1번: 이동한 거리와 무관하게 힘의 크기를 설명하므로 부적절하다.
- 3번: 수직 힘은 유체 정압을 나타내며, 문제의 핵심인 수평 이동에 따른 힘과 무관하다.
- 4번: 단위 체적당 힘은 중요한 개념이지만, 구체적인 힘의 방향과 위치를 명확히 설명하지 못한다.

핵심 개념:
- 전단응력: 평판의 평행 이동에 따른 유체 내부에서 발생하는 수평 방향의 힘.
- 정압과 중력 분리: 수직 방향의 압력은 주요하지 않으며, 수평 이동에 따른 힘이 핵심이다.

마무리 요약:
위쪽 평판의 이동에 따른 주요 힘은 평판 접촉면에서 수평 방향으로 작용하는 전단력으로 이해해야 한다. 이는 유체 저항과 직접적으로 연관되어 있다.