제1장 유체의 성질을 배우다
001 어떤 형상으로든 자유자재로 변한다 ㆍ 유체의 유동성
002 유동성을 이용한 ㆍ 레미콘 차와 경합금 휠
003 자전거 타이어의 공기압 ㆍ 압력은 왜 생기는 걸까?
004 압력의 단위 파스칼을 알자 ㆍ 단위 기호는 Pa
005 빨대로 마실 때 주스의 움직임 ㆍ 압력에 대한 생각
006 무게부터 힘까지 ㆍ 무게와 힘
007 공기와 물이 발생시키는 압력 ㆍ 기압과 수압
008 열을 가했을 때 팽창되지 않는 물과 팽창되는 공기 ㆍ 열과 부피 변화
009 눌렀을 때 수축되지 않는 물과 수축되는 공기 ㆍ 힘과 부피 변화
010 화재경보기와 가솔린 엔진 ㆍ 부피 변화의 이용
COLUMN 흔치 않은 베이퍼 로크 경험
제2장 유체의 성질을 이용하다
011 물과 공기의 점도 차이 ㆍ 점성
012 힘을 증폭시키는 편리한 구조 ㆍ 파스칼의 원리
013 자동차의 브레이크 장치 ㆍ 파스칼의 원리를 응용
014 물체에 작용하는 유체의 힘 ㆍ 부력
015 물체가 뜨고 가라앉는 현상은 비중으로 결정된다 ㆍ 비중과 부력
016 부력을 사용한 배의 엘리베이터 ㆍ 갑문
017 떨어지는 물방울은 공 모양 ㆍ 표면장력
018 표면장력과 공기의 힘 ㆍ 물방물의 변형
019 액체가 틈새로 스며드는 이유 ㆍ 모세관현상과 젖음
020 액정 패널도 모세관현상 ㆍ 모세관현상의 응용
021 수평을 맞추는 고대로부터의 지혜 ㆍ 수평면과 연통관
022 주택 건축부터 캠핑까지 ㆍ 수준기
COLUMN 거침없이 물 위를 가르는 장뇌 보트
제3장 유체의 움직임을 배우다
023 배를 안정시키는 힘 ㆍ 복원력과 모멘트
024 동력을 사용하지 않는 분수의 구조 ㆍ 높낮이 차이가 갖는 에너지
025 떨어지는 물이 물을 빨아올린다 ㆍ 사이펀
026 액면에 작용하는 힘의 균형 ㆍ 질점의 균형
027 욕조의 소용돌이와 컵의 소용돌이 ㆍ 자유 소용돌이와 강제 소용돌이
028 소용돌이의 조합 ㆍ 랭킨의 조합 소용돌이
029 공기와 물의 흐
일상생활 속에서 유체공학을 발견하자
우리는 항상 공기나 물과 접하며 생활한다. 공기는 대표적인 기체이고, 물은 대표적인 액체이다. 기체나 액체처럼 일정한 형상은 없고 유동성이 있는 물질을 ‘유체’라고 부르는데, 액체와 기체는 동일한 작용을 하는 경우가 있는가 하면 전혀 다른 성질을 갖기도 한다. 어떤 현상이나 생각하는 입장에 따라 여러 가지 측면에서 바라볼 수 있다.
이 책은 유체의 성질과 작용뿐 아니라 생활에 이용되는 유체 기술까지 다양한 분야에 걸쳐 ‘유체공학’을 다룬다. 구체적인 예로 비행기가 하늘을 나는 것을 살펴보자. 이전에 밝혀진 일반적인 원리 외에도 시대나 기술 환경이 변함에 따라 다방면에서 타당성을 갖는 새로운 견해가 등장하기도 한다. 이 책은 특정 이론이나 설명에 편중하여 다른 관점의 의견을 배척하지 않고 지식을 폭넓게 전하고자 했다.
유체의 현상은 생활 곳곳에서 발견할 수 있다. 찻잔 속에 있는 뜨거운 물을 회전시키면 바닥에 가라앉은 찻잎이 가운데로 모인다. 세면대나 욕조에 채웠던 물을 배수시키면 소용돌이는 중심에 가까워질수록 속도가 증가하여 배수구로 빠져나간다. 이와 같은 기본적이고 실험적인 현상으로도 유체의 성질을 밝힐 수 있다. 경기용 수영복은 물속에서 서식하는 물고기의 비늘에 착안하여 원단 재질과 표면 가공법에 대한 연구를 거듭했다. 고속열차는 신형 차량이 등장할 때마다 차량 앞부분의 형상이 평평하면서 길어지고 있다. 레이싱 카는 레이스의 안전성 확보를 위해 차량 규정이 매년 바뀐다. 무심코 지나쳤던 이러한 사례들도 이 책을 읽어 나가는 동안 새롭게 보일 것이다.
