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과학

유선

유선과학
영문명
Streamline
기준
고정한 한 순간의 속도장
곡선의 접선
그 지점의 속도 방향
정상 흐름
유적선과 기하학적으로 일치
유선은 특정 순간의 유체 속도장에 대해 각 지점의 접선 방향이 그곳의 속도 방향과 나란한 곡선이다. 흐름의 순간적인 방향을 나타내며 유체 입자 하나가 시간에 따라 이동한 궤적인 유적선과 구별한다.

순간의 속도 방향을 잇는다

공간 여러 지점에서 같은 시각의 속도 벡터를 그린 뒤 그 방향에 접하는 곡선을 찾는다고 생각할 수 있다. 유선은 이러한 순간적인 방향 정보를 묶은 선이다. 시간마다 속도장이 달라지면 유선의 모양도 달라질 수 있다.

평면 흐름의 기울기

평면에서 수평 속도 성분이 u이고 수직 속도 성분이 v라면 u가 0이 아닌 지점에서 유선의 기울기는 dy/dx = v/u다. 가상의 균일한 흐름에서 u가 2이고 v가 1이면 유선은 기울기 1/2인 평행한 직선들이다.

유적선과의 차이

유적선은 특정 입자를 따라가며 시간 순서대로 위치를 연결한 선이다. 유선은 한 순간의 여러 위치를 비교한다. 정상 흐름에서는 두 곡선이 일치하지만 비정상 흐름에서는 일반적으로 같지 않다.

베르누이 식을 읽을 때

같은 유선을 따른다는 조건은 유체의 에너지 관계를 적용할 때 중요하다. 서로 다른 유선의 상수가 항상 같다고 놓을 수는 없다. 유선 그림만으로 속력의 크기나 압력의 수치까지 모두 정해지는 것도 아니다.

관련 문서

유적선 / 속도 / 벡터 / 정상 상태 / 베르누이 방정식 / 유체 / 접선 / 미분