피토정압관(Pitot-static tube)

베르누이 기계공학실험에서 눈금을 어떻게 읽어야 하는지, 측정한 데이터를 어떻게 해석해야 하는지에 대한 고찰입니다. 문득 눈금은 물기둥이 아닌 공기 기둥의 높이를 측정하는 것인데 왜 공기의 밀도가 아닌 유체인 액체의 밀도를 측정하는 것인지 잘못된 것은 아닌지 고민한 내용을 정리하였습니다.

각각 전압(Total pressure, Stagnation pressure)과 정압(Static pressure)를 두고 비교하였습니다. 당연하지만, 전압이 동압과 정압으로 나뉘는데 전압은 유선을 따라 일정해야 합니다. 그래서 속도의 제곱이 들어있는 동압항이 속도 증가에 따라 커지면 정압의 크기는 줄어들어야만 합니다. 즉, 속도가 증가할 때 압력이 낮아짐에 따라 정압을 측정하는 액주계의 수면이 올라가는 것입니다.

 

아래는 실험할 때 보는 관점입니다. 실험 장치를 보면 눈금이 아래부터 시작되지 않고 위에서부터 시작됩니다. 특징은 공기 기둥을 관점으로 보면 길이에 대한 데이터를 압력으로 환산할 때 공기의 밀도를 사용해야 할 것 같습니다. 하지만, 유도된 식을 보면 우변의 두 번째, 세 번째 항은 정압이나 전압이나 동일합니다. 그래서 결과적으로 높이에 대해 물의 밀도를 사용하여도 큰 문제가 없는 것이 유도됩니다.