토목기사 부력 — 밀어낸 유체의 무게와 연직분력의 구분

부력의 크기는 밀어낸 유체의 무게다. 잠긴 체적 V에 유체의 단위중량을 곱하면 부력이 되고, 거꾸로 물체의 체적은 부력을 단위중량으로 나누어 구한다. 공기 중 무게와 물속 무게의 차가 부력이므로, 체적 = (공기 중 무게 − 물속 무게)/단위중량이다. 두 무게의 차를 부력으로 잡지 않거나 단위중량을 곱한 값이 오답이다.

뜬 물체에서는 부력과 무게가 같다. 물체가 떠 있으면 잠긴 부분이 밀어낸 물의 무게가 곧 물체의 무게이므로, 잠긴 체적에 단위중량을 곱해 무게를 구한다. 바지선처럼 바닥면적이 일정한 물체에서는 잠긴 체적을 바닥면적으로 나눈 값이 흘수다. 무게와 잠긴 체적, 흘수의 관계를 뒤집은 값이 오답이다.

빙산은 비중의 비율로 잠긴다. 물체의 비중을 유체의 비중으로 나눈 비율만큼이 물속에 잠기므로, 노출된 부분의 부피를 알면 전체 부피를 역산한다. 비중 0.9인 빙산이 비중 1.02인 해수에 뜨면 침수부는 전체의 0.9/1.02이고, 노출부는 나머지가 된다. 비율을 뒤집어 곱한 값이 오답이다.

압력은 수두로 바꿔 읽는다. 수면 아래 h의 압력은 단위중량×수심이고, 대기압 속에서 수은주로 진공을 재면 절대압력은 대기압에서 진공압력을 뺀 값이 된다. 수은주 높이는 수은의 단위중량(비중 13.6을 곱한 값)으로 환산해야 한다. 진공압력을 더하거나 수은 비중을 빠뜨린 값이 오답이다.

정체압력수두는 세 수두의 합이다. 압력수두 P, 속도수두 V, 위치수두 Z를 더한 값이 정체압력수두이고, 베르누이 정리에서 유속이 0이 되는 정체점의 수두다. 세 항 가운데 하나를 빼거나 곱한 선지가 오답이다.

압력중심은 도심보다 아래에 있다. 수면과 밑변을 맞댄 삼각형 판에서는 작용점이 수면에서 수심의 1/3 지점에 놓이는 것처럼, 형상마다 도심과 다른 자리에 온다. 압력중심을 도심과 같은 자리로 적은 선지가 오답이다.

연속방정식으로 수면의 변화도 구한다. 수조와 유출관의 단면적이 주어지면 A1V1 = A2V2로 수조 수면의 저하 속도를 구한다. 단면적 비를 뒤집어 계산한 값이 오답이다.