해설 보기
정답ㄱ(유선·등수두선 직교)과 ㄷ(유로별 유량 동일)이 옳은 설명입니다.
핵심 개념
유선망(Flow Net)의 기본 성질
유선망은 정상류(定常流) 침투 흐름을 유선(flow line)과 등수두선(equipotential line)으로 도식화한 것입니다. 핵심 성질은 네 가지입니다. 첫째, 유선과 등수두선은 서로 직교하도록 그립니다. 둘째, 등수두선은 '전수두(total head)'가 같은 점을 연결한 선이지 압력수두가 같은 선이 아닙니다. 셋째, 인접한 두 유선 사이(하나의 유로, flow channel)를 흐르는 유량은 모두 동일합니다. 넷째, 인접한 두 등수두선 사이에서 발생하는 손실수두(수두강하)는 모두 같습니다. 이 성질을 각 보기에 대입해 옳은 것만 골라야 합니다.
선지별 해설
①ㄱ은 옳지만 ㄴ이 틀립니다. 등수두선은 '압력수두'가 아니라 '전수두'가 같은 점을 연결한 선이므로 ㄴ은 잘못된 설명입니다.
②ㄱ(유선과 등수두선은 직교)과 ㄷ(인접한 두 유선 사이 각 유로의 유량은 동일)은 모두 유선망의 기본 성질로 옳습니다. 따라서 정답입니다.
③ㄴ은 등수두선을 압력수두로 잘못 정의했고, ㄹ은 인접한 두 등수두선 사이 손실수두가 '다르다'고 했으나 실제로는 모두 같으므로 둘 다 틀립니다.
④ㄷ은 옳지만 ㄹ이 틀립니다. 인접한 두 등수두선 사이의 손실수두는 서로 '같으므로' ㄹ은 잘못된 설명입니다.
해설 보기
정답모관 상승이 평형에 이르면 물은 정지 상태이므로 D점에서 물이 흐른다는 설명은 옳지 않습니다.
핵심 개념
모관 상승 현상에서의 간극수압과 전수두
모관 상승 시 자유수면(지하수위) 위쪽 모관대의 물은 인장(음의 압력) 상태가 되고, 아래쪽은 정수압(양의 압력) 상태가 됩니다. 그림에서 C점은 자유수면 위치, B점은 자유수면보다 z만큼 위(모관대), D점은 자유수면보다 z만큼 아래에 있습니다. 모관 상승의 정점 A점(높이 h_c)의 간극수압은 -γw·h_c입니다. 중요한 점은 모관 상승이 '평형(정적)' 상태에 도달하면 물이 더 이상 흐르지 않는다는 것입니다. 정지 상태의 연결된 물에서는 전수두가 어디서나 일정합니다.