토목기사 정수력 — 평면과 곡면에 작용하는 힘의 합성

압력은 수두로 바꿔 읽는다. 수면 아래 h인 지점의 압력은 P = γh이므로, 반대로 압력 P를 어떤 액체의 단위중량으로 나누면 그 액체의 기둥 높이가 된다. 수은기둥이면 비중 13.57을 곱한 단위중량으로 나누고, 바닷물과 민물을 견줄 때는 비중×깊이가 같아지는 자리를 찾는다. 해수 35m의 수압은 민물의 1.025×35m에 해당한다. 수면 아래 30m의 수압은 9.81kN/m³×30 = 294.3kN/m²이다. 비중을 나누는 자리에 넣거나 곱하기를 빠뜨린 값이 오답이다.

가속하는 수조에서는 겉보기 중력가속도를 쓴다. 수조가 위로 가속하면 물이 바닥을 더 누르므로 같은 수심에서도 압력이 커진다. 상향 가속도 a일 때 압력은 단위중량×수심×(g+a)/g 꼴이 되고, 하향 가속이면 (g−a)가 된다. 가속도를 더할 자리에 빼거나 무시한 값이 오답이다.

부력은 밀어낸 유체의 무게다. 물체가 물속에서 받는 부력은 공기 중 무게에서 물속 무게를 뺀 값이고, 이 값은 밀도×중력가속도×잠긴 체적과 같다. 그래서 체적은 부력을 단위중량으로 나누어 구한다. 뜬 물체에서는 부력이 물체의 무게와 같으므로, 잠긴 부분의 체적으로 무게를 구하거나 무게로 잠긴 체적과 흘수를 구한다.

부체의 안정은 경심과 무게중심의 높이로 갈린다. 경심 M이 무게중심 G보다 높으면 복원모멘트가 생겨 안정하고, 낮으면 전복 쪽으로 기운다. 경심이 무게중심보다 낮을 때 안정하다고 뒤집은 선지가 오답이다.

연속방정식과 베르누이 정리도 이 세트에 들어온다. 연속방정식은 질량보존에서 나오고, 비압축성 유체에서는 A1V1 = A2V2로 적는다. 베르누이 정리는 같은 유선 위에서 위치수두·압력수두·속도수두의 합이 일정하다는 정의다. 질량보존과 연속방정식의 관계를 뒤집거나, 베르누이 정의에서 세 수두 가운데 하나를 뺀 선지가 오답이다.