理解レベル
難易度: ★★
図のように速度$V$でノズルから噴出している液体が,大きな平板に垂直に衝突している.
噴流の断面積を$A$,液体の密度を$\rho$として,次の問いに答えよ.
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$(1)$
平板が固定されているものとして,噴流が固定平板に及ぼす力$F$を記述せよ.
$(2)$
この平板が噴流と同じ方向に速度$V$で移動しているとして,平板に対する噴流の相対流量$Q’$,噴流がこの移動平板に及ぼす力$F’$,および動力$L$を記述せよ.
$(1)$
\[F=\rho QV-0\\
Q=AV\\
\therefore
F=\rho AV^2\]
$(2)$
\[Q'=A(V-u)\\
F'=\rho Q'(V-u)=\rho A(V-u)^2\\
L=F'u+\rho A(V-u)^2u\]