1. 기본 개념과 유체의 기본적인 성질[1]

1. 유체역학과 유체의 성질

유체역학(FLUID MECHANICS)은 액체와 기체에 대한 정역학(STATICS)과 동역학(DYNAMICS)이 관련된 응용 역학의 한 분야이다. 따라서 일반 역학에서 사용된 운동량이나 에너지에 대한 개념이 유체역학에서도 적용 될 수 있다. 그러나 유체역학에서는 일반 역학에서 고려하였던 강체(RIGID BODY)나 질점(PARTICLE) 대신에 유에의 유동을 고려한다는 것이 다른다. 고체(SOLID)와 유체(FLUID)의 차이를 물체의 평형에서 살펴보면 고체 변형의 경우 탄성한계까지는 변형(STRAIN)이 작용한 응력(STRESS)에 비례하지만, 액체의 경우에는 응력에 변형률(RATE OF STRAIN)이 비례한다는 것이고, 고체의 변형은 힘이 작용하는 시간에 독립적이고, 탄성한계가 초과되지 않은 한 응력이 제거되면 변형도 사라진다는 것이다. 그러나 유에는 응력이 작용하는 한 유동이 계속되고,응력이 제거된다 하더라도 그 원형은 회복되지 않는다.유체는 형상의변화를 야기시키는 그 어떻ㄴ 힘에도 저항하지 못한다. 즉 유체는 자기 스스로 형상을 형성할 수 있는 능력이 없고, 용기에 따라 형상이 결정된다. 이러한 형상의 변화는 전단력(SHEERING FORCE)에 의해 일어난다. 그 결과 유체에 전단력이 작용하게 되면 유동(흐름)이 일어나게 되고, 반대로 정지하고 있는 유에에는 전단력이 작용하고 있지 않다는 뜻이된다. 이의 의미에 따라 계곡의 물이 흐른다는것이 전단력이 작용하고 있고, 저수지에 담겨있는물은 수문을 개방하지 않는 한 전단력이 작용하고있지 않다는 것을 의미하고있음을뜻한다고 생각할 수 있다. 유체는 액체(LIQUID)와 기체(GAS)로 나위어진다. 액체는 기체에 비하여 분자의 운동에너지가 작아 분자 사이의 거리가 짧으므로 응집력이 크다. 따라서 액체는 자기 스스로 용기내에서 체적을 유지하려넌 경향이 있으며, 중 력장에서 자유표면을 형성한다. 반대로 기체는자기 스스로용기내에서 체적을 유지하지  못하고 벽에 부딪칠 때까지 자유로이 팽창하며, 자유표면을 형성하지 못한다.

2. 차원과 단위

공학을 하는 사람들은 설계나 제작을 위해 숫자를 필요로 하고, 그에 따른 숫자는 공공의 안전과 관계므로 정확해야 한다 이런 의미에서 단위는 공학을 하기 위한 기본이라고 할 수 있다. 즉, 단위계의 정확한 이해가 공학을 하기 위한 필요 충분조건이 되는 셈이다. 그리고 차원(DIMENSION)과 단위(U NIT) 개념은 단위계의 종류와 구성을 이해하는데 기본적인 요소가 된다. 기본 차원을 무엇으로 하느냐에 따라 절대단위계(ABSOLUTE UNIT SYSTEM, MLT SYSTEM이라고도 한다)와 중력단위계(GRAVITATIONAL UNIT SYSTEM, FLT SYSTEM이라고도한다)로 나위며, 기본 단위를 무엇으로 하느냐에 미터단위계(METRIC UNIT SYSTEM)와 영국단위계(BRITISH UNIT SYSTEM)로 구분된다.

1) 차원_기본차원과 유도 차원

공학에서 다루는 물리량은 차원을 갖는다는 점에서 보통 수학에서 다루는 양과 차이가 있다. 여기서 차원이란 길이, 시간, 면적, 속도 등과 같이 측정 할 수 있은 양으로 물리적 변수를 정량적으로 표현하는 측정 표준이다. 이는 다시 1차원(PRIMARY DIMENSION) 또는 기본 차원(FUNDAMENTAL DIMENSION)과 2차 차원(SECONDARY DIMENSION) 또는 유도 차원(DERIVED DIMENSION)으로 구분된다. 여기에서는 차원에 대한 용어를 기본 차원과 유도차원으로 동일하게 사용하기로 한다. 유도 차원은 물리적인 정의 내지 기본 법칙에 따라 기본 차원의 조합으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 질량, 길이, 시간을 기본 차원이라고 하자, 질량을 나타내는 차원은 관습에  따라질량을 나타내는 영문자 MASS의 첫 자인 M으로 하며, 이를 [ ]안에 표기한다. 따라서 질량의 차원은 [M]으로, 길이는 영문자 LENGTH의 첫 자인 L을 따서[L]로, 시간은 그 영문자 TMIE의 첫 자인 T를 따서 [T]로 각각 나타낼 수 있을 것이다. 이때 유도 차원인 속도과 가속도는 정의에 따라 기본 차원의 조합으로 나타 낼 수 있다.