스토크스의 법칙
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스토크스의 법칙은 유체동역학에서, 유체가 물체에 가하는 마찰력을 계산하는 공식이다.
[편집] 식
다음과 같은 조건 하에서 적용 가능하다.
- 유체는 점성 유체(viscous fluid)이다.
- 물체는 구형(球形)이며, 레이놀즈 수가 매우 작다(즉, 물체는 매우 작은 입자이다).
스토크스의 법칙은 다음과 같다.
여기에서,
-
는 마찰력- r은 입자의 스토크스 반경(Stokes radius)
- η은 유체의 점성 계수(viscosity)
는 물체의 속도
[편집] 종단 속도
만일 물체가 그 무게에 의해 유체 속에서 낙하하고 있는 경우라면, 부력과 마찰력의 합이 중력과 같아질 때 그 종단 속도(terminal velocity)에 도달하며, 종단 속도는 다음 식과 같이 구할 수 있다.
여기서,
-
- Vs는 입자의 종단 속도 (m/s)
- r는 입자의 스토크스 반경 (m)
- g는 중력가속도 (m/s2)
- ρp는 입자의 밀도 (kg/m3)
- ρf는 유체의 밀도 (kg/m3)
- η는 유체의 점성 계수 (Pa-s) 이다.
