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공학 과학기술 계산245

사인 법칙 (Law of Sines) 계산 삼각형에서 a, b, c가 각각 각 α, β, γ 와 반대인 삼각형의 변의 길이일 때, 한 변의 길이와 반대각의 사인 (sin) 의 비율은 모두 일정하다.  이를 사인 법칙 (Law of Sines) 이라 하며 아래 식과 같다. (식 1) a / sin(α) = b / sin(β) = c / sin(γ) 여기서,a, b, c : 삼각형 변의 길이α, β, γ : 변 a, b, c 와 마주보는 각이다. 위 식에서 두 변과 두 변 중 한 변의 반대각을 아는 경우, 나머지 변의 반대각을 구할 수 있다. α = sin-1 [a sin β /b] α = sin-1 [a sin γ /c]β = sin-1 [b sin α /a]β = sin-1 [b sin γ /c]γ = sin-1 [c sin α /a]γ = si.. 2024. 7. 15.
슈테판 볼츠만 법칙 (Stefan Boltzmann Law) 계산 열 복사는 전도와 대류와 함께 열 전달의 기본 메커니즘 중 하나이다. 복사를 통한 열 전달은 물질이 전자기파의 형태로 열 에너지를 방출 하는 과정이다. 흑체 (입사하는 모든 복사선을 흡수하는 이상적인 물체) 가 복사하는 총 에너지는 절대 온도의 4제곱에 정비례한다는 것을 슈테판-볼츠만 법칙이라 한다. (식 1) P = σ⋅A⋅T4 흑체가 아닌 표면의 경우, 열 복사율을 계산하기 위해 아래 식과 같이 방사율, ε 을 포함하여 계산한다. (식 2) P = ε⋅σ⋅A⋅T4 뜨거운 물체가 온도 To 인 더 차가운 주변 환경으로 에너지를 방사하는 경우 순 복사 손실률은 다음과 같다. (식 3) P = ε⋅σ⋅A⋅(T4- To4) 여기서,P : 방사되는 전력 (W)A : 물체의 표면적 (m2)T : 물체의 절대 온.. 2024. 7. 14.
로렌츠의 힘 (Lorentz Force) 계산 전기장과 자기장을 통과하는 대전된 입자에 가해지는 힘을 로렌츠 힘의 법칙 (Lorentz force law) 이라고 한다.아래 식에서 로렌츠 힘은 전하 q 가 있고 속도 v 로 움직이는 입자에 자기장 B 와 전기장 E 가 결합해 작용하는 힘이다. (식 1) F = q (E + v×B) 여기서,F = 로렌츠 힘 (N), 입자에 전기장이 나타내는 힘 (qE)과 입자에 자기장이 나타내는 힘 (qvXB)의 합이다. q = 입자의 총 전하량 (C)E = 전기장 (V/m 또는 N/C)v = 대전 입자의 속도 (m/s)B = 자기장 (T)이다. 1 J 은 1 N 의 힘으로 물체를 1 m 이동시킬 때 이용하는 일 (에너지) 이다.1 V = 1 J / C = 1 Nm / C 이므로, 양 변을 m로 나누면 1 V/m = .. 2024. 7. 13.
패러데이의 법칙 (Faraday’s Law) 계산 패러데이의 전자기 유도 (electromagnetic induction) 법칙은 도체와 외부에서 적용된 자기장 사이에 상대 운동이 있을 때 도체에 전압이 유도되는 현상을 나타낸다.이 때 자기장과 전류 사이의 상호작용을 전자기력, electromotive force (EMF)이라고 한다. 패러데이의 전자기 유도 제1법칙에 따르면, 코일에 연결되는 자속이 변하면 코일에 전자기파가 유도된다.패러데이의 전자기 유도 제2법칙에 의하면, 코일에서 유도되는 EMF의 크기는 코일에 연결되는 자속의 변화율에 정비례한다. (식 1) ε = – N dΦ /dt 여기서,ε = 유도 기전력, Induced EMF (V)N = 코일의 회전 수dΦ/dt = 시간에 따른 자속 (magnetic flux)의 순간 변화 (Wb/s)이다.. 2024. 7. 12.
중력 (Gravitational Force) 계산 질량을 가진 모든 물체 (원자, 광자, 행성 등의 물체) 는 우주의 다른 모든 물체를 끌어당기는데  이 인력을 중력이라고 한다.중력은 물체의 질량에 직접 비례하고 물체 간 거리의 제곱에 반비례한다.이를 뉴턴의 만유인력의 법칙이라 하며 아래 식과 같다. (식 1) F = G m1 m2 / r 2 여기서,F = 두 질량 사이의 중력 (N)G = 중력 상수, 6.674 × 10 -11 (N m²/kg²)m1 = 첫 번째 물체의 질량 (kg)m2 = 두 번째 물체의 질량 (kg)r = 물체 간 거리 (m) 이다. 뉴턴 (N, newton)은 1 kg의 질량을 갖는 물체를 1 m/s2 만큼 가속시키는 데에 필요한 힘으로 정의된다. 1 N = 1 kg m /s2 결과값 선택 : 중력 Distance 물체 질량 .. 2024. 7. 11.
쿨롱의 법칙 (Coulomb's Law) 계산 두 개의 전기적으로 대전된 입자 사이의 상호작용인 정전기력은 두 입자의 전기적 전하에 비례하고 입자 사이의 거리 제곱에 반비례한다. 두 전하가 합쳐지면, 반대 전하일 경우 인력을 받고, 같은 전하일 경우 반발력을 받는다.쿨롱의 법칙은 아래 식으로 나타낸다. (식 1) Fe = ke q1q2 / r 2 여기서,Fe = 정전기력 (N)ke = 쿨롱 상수, 8.988 ×10 9 (Nm 2/C 2)q1 = 첫 번째 물체의 전하 (C)q2 = 두 번째 물체의 전하 (C)r = 물체 간 거리 (m) 이다. 1 쿨롱 (Coulomb, 기호 C)은 6.25 x 10 18 전자 의 전하와 같다. 1 쿨롱은 전류 1 암페어가 1 초 동안 흘렀을 때 이동한 전하의 양이다. (1 C = 1 A x 1 s) 결과값 선택 : .. 2024. 7. 11.
캡슐 모양 (Capsule) 부피 계산 기하학적 캡슐은 높이 (또는 측면 길이) a인 원통 양 옆에 반지름 r 인 반구를 합친 형상으로, 경기장 모양을 중심선을 기준으로 회전시킨 형상이다.  아래 식으로 캡슐 형상의 부피와 표면적을 구할 수 있다. 너비, l = a + 2r둘레, C = 2πr 부피, V = πr² * (4/3r + a)표면적, S = 2πr(2r + a) 입력값 선택 : a & r S & r V & r C & a 반경, r : 원통 길이, a : 지우기      계산부피, V : 표면적, S : 둘레, C : 너비, l : " data-ke-type="html">HTML 삽입미리보기할 수 없는 소스 면적과 부피의 단위는 길이 단위를 각각 제곱하거나 세제곱한 것이다 (예 : 길이 m, 면적.. 2024. 7. 9.
경기장 모양 (장공, Stadium) 치수 계산 기하학적 경기장 모양 (장공 모양)은 각 끝에 반지름 r 인 반원이 있는 폭이 a인 직사각형 으로 구성된 타원형 모양의 2차원 형상이다.  경기장의 3차원 형상을 캡슐이라고 한다. 높이, h = 2 x r너비, l = 2 x r + a경기장의 면적, A = π x r 2 + 2 x r x a경기장의 둘레,  p = 2 x (πr + a) 입력값 선택 : a & r A & r p & r p & a 반경, r : 직사각형 길이, a : 지우기      계산둘레 길이, p : 면적, A : 너비, l : 높이, h : " data-ke-type="html">HTML 삽입미리보기할 수 없는 소스 면적의 단위는 길이 단위를 제곱한 것이다 (예 : 길이 m, 면적 m2) 2024. 7. 8.
줄의 법칙 및 줄 가열 (Joule’s Law & Joule heating) 계산 줄 가열 (Joule heating)은 전류가 도체를 통과할 때 발생하는 열이 생성되는 현상을 말한다. 전류가 흐르는 케이블에서 생성되는 열은 아래 식으로 계산하며, 줄의 1법칙이라 한다.즉, 줄의 법칙 (Joule's law)은 전기 저항 (R)을 갖는 도체를 흐르는 전류 (I)가 주어진 시간 (t) 동안에 생성하는 열 (Q) 의 관계를 나타낸다. (식 1) Q = P x t = I x V x t = I² x R x t 여기서,Q : 생성된 열 (J)P = I x V = I² x R : 전력 (W), V = I x R  I : 전류 (A)R : 저항 (Ohm)t : 시간 (s) 이다. 전류, I (A) : 저항, R (Ohm) : 시간, t (sec) : 지우기      .. 2024. 7. 7.
원심 펌프 성능 (Centrifugal Pump Performance) 계산 HVAC 산업 내의 펌프를 선정하기 위해, 체적 유량, RPM, 원심 펌프의 임펠러 직경, 헤드 압력, 펌프 전력의 변화에 따른 펌프 성능을 계산할 필요가 있다. 펌프 유량은 주어진 시간 동안 펌프를 통과하는 유체의 양이며,  시간당 입방미터 (m3/h), 초당 리터 (l/s) 또는 분당 갤런 (GPM) 등의 단위를 사용한다. 펌프 속도는 RPM으로 측정하며,  속도가 빠를수록 유량이 커진다.블레이드 수, 각도, 직경 등의 임펠러 설계 매개변수는 유량에 상당한 영향을 미치며 임펠러 직경이 클수록 유량이 커진다.또한, 원하는 유량을 달성하기 위해서는 적정한 헤드 압력과 펌프 전력이 중요하며, 시스템에 적정한 전력의 펌프를 선정한 후 시스템의 헤드 손실을 줄이기 위한 설계를 적용하여야 한다. 펌프 선정에 필.. 2024. 7. 7.
종단 속도 (Terminal Velocity) 계산 종단 속도 (최종 속도)는 물체가 공기나 물과 같은 점성 매체를 통과할 때 도달할 수 있는 최대 속도이다. 이는 물체에 작용하는 중력이 물체의 낙하를 방해하는 저항력 (항력과 부력의 합)과 같을 때 발생한다. 종단 속도에서 물체에 영향을 미치는 합력이 0이므로 물체의 가속도는 0 이고 속도는 일정하다. 물체의 질량, 단면적, 항력 계수, 낙하하는 유체의 밀도 등 여러 요소가 종단 속도에 영향을 미친다. 유체 속에서 낙하하는 물체에 작용하는 힘 2가지는 중력과 항력이다.중력은 Fg = mg 이고, 항력 Fd = ½ ρ Cd A V2 이다.최종 속도에서 물체의 가속도는 0 이고 이 때 이 물체에 미치는 합력은 0 이므로 Fg = Fd 이다. 위로부터, mg = ½ ρ Cd A V2  이며, 이 식에서 구한 .. 2024. 7. 6.
스토크스 법칙 (Stokes' Law) 계산 스토크스의 법칙은 유체 속의 물체의 운동을 설명하는 법칙으로, 점성 유체가 매우 작은 레이놀즈 수를 가진 구형 물체 (입자)에 가하는 마찰력에 대한 관계를 나타낸다. 이 공식을 사용하여 입자가 유체를 통과할 때 입자에 작용하는 점성력 (항력)을 계산할 수 있다. 이 때 항력은 입자의 속도와 유체의 점도에 비례하며 아래 식으로 구한다. (식 1) F = 6π * r * η * v 여기서,F : 항력 (N, kg-m/s2)v : 입자에 대한 유체 속도 (m/s)r : 입자의 반경 (m)η  : 유체의 점성 계수 (Pa-s, kg/m-s)이다. 점도계에서 떨어지는 구체의 최종 속도는 유체를 통과할 때 얻을 수 있는 최대 속도이다. 이 속도에서 항력과 중력은 평형 상태에 있다. 스토크스 법칙에 따라 점성 유체로.. 2024. 7. 6.