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항공역학 [3] 기본 원리 - 압력 중심, 유동의 유사성, 동적상사항공역학 2021.09.02 00:51
압력 중심 (Center of Pressure) 날개에 가해지는 힘과 모멘트를 그림으로 표시하면 다음 그림과 같이 할 수 있다. 날개의 앞전을 기준으로 힘과 모멘트를 표시하면 위의 그림과 같이 나타낼 수 있다. 그런데 위 그림의 상황을 조금 더 간단히 나타낼 수 있는 방법이 있다. 힘과 모멘트의 기준점을 조금 바꾸면 된다! 말로 설명하는 것보다 그림으로 설명하는 것이 이해가 쉬울 것이다. 앞전에서 $x_{cp}$만큼 떨어진 지점을 기준으로 잡은 상황이다. 위의 그림과는 다르게, $M_{LE}$ 항이 사라진 것을 알 수 있을 것이다. 두 그림에서 모두 앞전을 기준으로 회전 모멘트를 계산해보자. 첫 번째 그림의 모멘트는 당연히 $M_{LE}$이고, 두 번째 그림의 모멘트는 $-Nx_{cp}$이다. 두 상황 ..
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전자기학[14] 정자기장 - 개요, 정자기장의 기본 가정전자기학 2021.08.04 23:49
이전 글에서는 정전기장에 관하여 설명했다. 정전기장 하에서는 미소전하 $q$가 전기장 $E$에 놓여있을 때 전기력 $F_e$를 받는데, 이 크기는 다음과 같다. $$F_e=qE \quad (N)$$ 실험에 의하면, 전기장이 작용하지 않고 자기장만 작용하는 공간에서라도 운동중인 미소전하에는 힘이 작용한다. 이 힘은 자기력(magnetic force)라고 하며, 그의 특징은 다음과 같다. 1. 자기력의 크기는 운동하는 전하의 전하량에 비례한다. 2. 자기력의 방향은 전하가 움직이는 방향(속도 벡터 방향)과 수직이며, 그와 동시에 자기장의 방향과도 수직이다. 3. 자기력의 크기는 속도의 크기에 비례한다. 이러한 자기력은 전기장이나 전속밀도로 표현할 수 없는 양으로, 전기력과는 무관한 힘이다. 따라서 새로운 벡..
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전자기학의 여러 단위에 관하여이것 저것 2021.08.22 23:28
최근 자격증 공부를 하느라 여러 소자를 만질 일이 많았다. 그러다 문득 알게된 것이 캐패시터의 용량이 매우 작은 단위를 사용하고 있다는 것이다. 주로 사용하는 캐패시터의 경우 소자값을 나타낼 때 보통 마이크로 패럿($\mu F$)을 사용한다. 이는 1패럿의 $10^{-6}$배로, 백만분의 1 수준이다. 왜 1 패럿의 정의를 그렇게 크게잡아서 이런 비효율을 감수하는건지 대체 알 수가 없었다. 그래서 패럿의 단위를 보니, 캐패시터에 1볼트의 전압이 걸릴 때, 1쿨롱의 전하가 축적될 때 정전용량이 1패럿이라고 한다고 한다. 그렇다면 볼트는 어디서 왔고, 쿨롱은 어디서 왔는가?!?!? 그래서 하나하나 찾아보기로 했다! 패럿(F)=쿨롱(C)/볼트(V) - 1볼트의 전압이 인가될 때 1쿨롱의 전하가 축적되는 정전용..
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항공역학(Aerodynamic) [1] 기본원리 - 개요, 공기역학적 변수항공역학 2021.08.26 23:27
* Fundamentals of Aerodynamics(5th ed.), John D. Anderson JR. * 위 책을 개인적으로 공부하며 리뷰, 정리하는 연재가 될 것입니다. * 이상하거나 궁금한 점 알려주시면 감사하겠습니다. 유체(fluid)란? 유체(fluid)는 액체(liquid) 또는 기체(gas)를 의미한다. 고체와 유체와의 차이점은 당연하게도 모양이 변하냐, 변하지 않냐일 것이다. 고체에 외부 힘이 표면과 접하는 방향으로 가해질 때, 고체는 유한한 크기의 변형을 한다. 하지만 유체의 경우 계속하여 변형을 일으키고, 일정한 모양을 이루지 않는다. 고체에서는 분자 간 힘이 아주 강력해 서로 붙어 떨어지지 않는 상태를 유지한다. 그런데 액체와 기체는 분자 간 거리가 더 멀고, 분자 간 힘이 고..
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전자기학 [20] 정자기장 - 자성체의 성질전자기학 2021.08.11 20:21
앞의 글에서 외부 자기장 세기 $(\mathbf{H})$에 따라 얼마나 자화$(\mathbf{M})$하는지를 결정하는 비례 상수 자화율 $\chi_m$에 대해 설명했었다. 이 자화율에 따라 물질을 여러가지 자성체로 구분지을 수 있는데, 일반적으로 크게 반자성체(diamagnetic), 상자성체(paramagnetic), 강자성체(ferromagnetic)으로 나뉘어진다. 이 세 가지의 자성체로 구분하는 기준은 아래와 같다. 반자성체 - $\chi_m \lesssim 0$ 상자성체 - $\chi_m \gtrsim 0$ 강자성체 - $\chi_m \gg 0$ 반자성체 반자성체의 경우, 외부 자기장이 없을 때 물질 내의 순 자기 모멘트(net magnetic moment)는 0이다. 이 때 외부 자기장이 가해..
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항공역학 [12] 비압축성 유동 분석 (3) - 더블릿 유동(Doublet Flow), 원형 실린더 주변 유동, d'Alembert's paradox항공역학 2022.01.04 18:18
더블릿 유동(Doublet Flow) 이전 글에서 용출(Source flow), 용입(Sink flow), 균일 유동(Uniform flow)이 합쳐졌을 때 나타나는 Rankine oval에 대해 살펴보았다. 이번 글에서는 용출 점과 용입 점이 무한히 가까워져 생기는 특이점인 더블릿 유동(Doublet Flow)에 대해 살펴볼 것이다. 마찬가지로 왼쪽은 용출($+\Lambda$), 오른쪽은 용입($-\Lambda$)이라고 가정하고 왼쪽 그림을 살펴보자. 용출점과 점$P$가 이루는 각이 $\theta_1$, 용입점과 점$P$가 이루는 각이 $\theta_2$라고 했을 때 점$P$에서의 유선 함수 $\psi$는 다음과 같이 구할 수 있다. $$\psi={\Lambda\over 2 \pi}(\theta_1-\..
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항공역학 [11] 비압축성 유동 분석 (2) - 균일 유동, 용출 유동 (Uniform flow, Source flow)항공역학 2022.01.03 01:02
아직 유선에 대해 정확히 정의하거나 알아보지는 않았지만, 우리는 경험적으로 유동의 형태가 항상 직선과 원처럼 단순한 형태가 아닐 것이라는 것을 예상하고 있다. 이번 글에서는 복잡한 유동을 표현할 수 있도록 간단한 유동에 대해 먼저 알아본 뒤에, 간단한 유동을 중첩함으로써 복잡한 유동을 표현해 볼 것이다. 균일 유동(Uniform flow) 위 사진처럼 x축 방향과 평행한 방향으로 흐르는 유동을 균일 유동이라 한다. 먼저 속도 포텐셜 $phi$에 대한 식을 살펴보면 다음과 같다. (유선 함수/속도 포텐셜 글에서 다뤘다.) $${\partial\phi\over\partial x}=u=V_\infty \\ {\partial\phi\over\partial y}=v=0$$ 첫 번째 식을 x에 대해 적분하면 다음 ..
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항공역학 [8] 지배 방정식 - 유동의 유선, 유선 함수, 속도 퍼텐셜(Streamline, Stream Function, Velocity Potential)항공역학 2021.12.28 23:51
유선(Streamline)의 정의 유동의 흐름에 대해 알기 위해서는 우선 유동의 흐름을 정의하고 표현할 수 있어야 한다. 어떤 임의의 공간에서 유체가 흐를 때, 각 위치에서 유체가 속도를 갖고 있으므로 각 위치에서 속도 벡터가 존재한다. 공간 상에 어떠한 선을 그렸을 때, 선 위의 모든 점에서 선의 방향(접선 방향)과 속도 벡터의 방향이 같다면 그 선이 곧 유선이다. 즉, 유선상에서는 유선의 접선과 유동의 속도 벡터는 항상 평행하다. 아래 그림에서 에어포일 주변에서의 유선을 표현해보았다. 유동의 경로선(Pathline)의 경우 유선과 정의가 약간 다르다. 유체가 흐를 때 어떤 유체 입자를 살펴보면, 그 입자는 유체의 흐름에 따라 움직이게 될 것이다. 이때 그 유체 입자 요소가 진행하는 경로를 선으로 따라..