[소방유체역학] 유체이론 - 단위

 

 

01. 단위

• 단위의 정의

- 어떤 물리량을 측정할 때 그것과 같은 종류의 어떤 일정량을 기준으로 하여 주어진 양이 그 일정량의 몇 배가 되는가를 측정하게 되는데, 그 기준이 되는 일정량을 단위라고 한다.
 
- 물리량은 '물질계의 성질이나 상태를 나타내는 양'으로서 '보통 한 개의 수치 또는 한 쌍을 이루는 여러 개의 수치로 표시된다.' 대표적인 물리량으로는 길이, 시간, 질량, 힘, 에너지, 전하, 전기장, 자기장 등을 들 수 있다.
 

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• 단위의 구분

[1] 기본단위  : SI단위로 국제 표준 단위.

- 기본단위는 물리량을 측정할 때 가장 기본이 되는 단위를 말하며, 많은 경우 국제단위계에서 정한 기본단위를 지칭한다.

- 기본 물리량이 정해져도 어떤 단위를 기본으로 삼을지를 정해야 한다.

(예를 들어 길이의 단위에는 척근법의 자, 야드파운드법의 피트, MKS 단위계의 미터, CGS 단위계의 센티미터 등 여러 가지가 있으므로, 이들 중 하나를 기본단위로 정해야 한다. 국제단위계에서의 기본단위는 길이의 단위 미터(meter, 기호 m), 질량의 단위 킬로그램(kilogram, kg), 시간의 단위 초(second, s), 전류의 단위 암페어(ampere, A), 열역학적 온도 켈빈(kelvin, K), 광도의 단위 칸델라(candela, cd), 물질량의 단위 몰(mole, mol)이다.)

 
 1-1) 절대단위 :
- 길이ㆍ질량ㆍ시간의 단위에 m 또는 cm, kg 또는 g 및 s를 써서, 이것들을 기본 단위로 하여 짜여진 단위계(系).
- CGS 절대 단위...cm, g, s
- MKS 절대 단위...m, kg, s
 
 1-2) 중력단위 :
- 길이 · 힘 · 시간의 단위에 미터(m), 중량 킬로그램(kgf), 초(s)를 사용하며, 이것을 기본 단위로서 조립한 단위계. 
1중량 킬로그램은 질량 1킬로그램인 물체에 작용하는 중력, 즉 질량 1킬로그램인 물체의 무게이다.

 

 

 
[2] 유도단위
 1) 고유명칭을 가진 유도단위(주파수, 힘, 압력, 에너지 등)
 2) 기본단위 조합한 유도단위(체적, 면적, 가속도, 속도 등)
 

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• 질량과 중량

[1] 질량 : 물체의 고유한 속성을 나타내는 물리량의 하나로서, 운동 상태 변화에 저항하는 관성의 크기를 정량적으로 나타내며, 동시에 중력 상호작용 샘으로서 그 세기를 나타낸다. 또한 물체의 질량은 물체가 고립된 정지 상태에서 갖는 총에너지인 정지에너지의 크기를 나타내기도 한다.
 
[2] 중량 :
- 물체에 작용하는 중력(重力)의 크기. 이를테면 물체를 지탱하는데 필요한 힘이라고도 할 수 있다.
- 물체의 무게 w는 그 물체의 질량 m과 지구의 중력가속도에 비례하며 w=mg로 나타낸다.
((일상생활에서는 흔히 물체의 질량(質量)과 무게를 혼동해서 사용하고 있는데, 질량과 달리 무게는 그 물체의 고유한 크기를 나타내는 양이 아니다. 예를들어 같은 물체를 지구상에 두었을 때와 달에 두었을 때를 비교해 보면, 물체의 질량에는 변함이 없으나, 달의 중력가속도가 지구의 약 1/6이므로, 달에서 무게는 지구에서 무게의 약 1/6밖에 되지 않는다. 즉 같은 물체라도 중력에 차이가 있는 곳에 두면 무게가 달라진다. 따라서 지구상에서도 적도에서는 가볍고, 극(極)으로 갈수록 무게가 증가한다.))
 
- Dyne
기호는 dyn. CGS 단위에서 쓰이던 것으로, 힘의 크기를 나타내는 단위다. 1 g·cm/s²로 정의하며 10만분의 1 뉴턴의 값이다.

 
 

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• 참고내용

**Kg 및 Kgf의 차이

kg은 질량이라하고, kgf (kg force)은 힘의 단위입니다. 지구상에서 kg 무게와 동일
25kgf라면 지구상에서 25kg의 물건에 걸리는 중력 (무게)입니다.
질량은 중력이 일하고 같이 일하던 내가 변경되지 않지만, 무게는 달라질 수 있습니다.
내하중 등은 당연히 걸리는 힘이 문제가 되는 것이기 때문에 kgf 아니면 안됩니다.
kgf는 킬로그램 힘 이라고 하고 1kg의 질량의 물체가 받는 중력의 크기 입니다.
kg은 질량이고, kgf는 받는 중력의 크기를 나타냅니다. 따라서 kg으로 고치는 것은 불가능합니다.
1 kgf = 9.80665 N (뉴턴)

[kgf] 은 질량 1 [kg]의 물체에 지구의 중력 가속도 (9.8 (m / s ^ 2))이 더해진 때의 힘입니다.
우리가 평소 "1 (kg)의 무게」라고 하는 것은, 질량 1 [kg]의 물체에 작용하는 힘 (즉, 9.8 (N))
입니다. 질량과 힘을 분리 하여 생각하지 않으면 혼란되는 사람이 많지만 정의를 이해하면 괜찮
습니다.
[kgf]와 [N]은 둘다 힘의 단위이므로 서로 변환 할 수 있지만 [kg]은 질량의 단위이므로 힘의
단위로 환산할 수 없습니다.
Kgf에서 N (뉴턴)을 사용하려면?
N은 "무게" 이고 kg은 "질량"의 단위이므로 "1N = ○ kg"환산 할 수 없습니다
무게의 단위 [kgf]는 국제 단위계와 계량법 등의 법률에서는 사용이 금지되어 있습니다.
질량 m [kg]의 물체는 9.8 [m / s ^ 2] 중력 가속도를 받는 환경에서는
m [kg] × 9.8 [m / s ^ 2] = 9.8m [N] 무게가 됩니다.
이 무게를 옛날 단위계에서 m [kgf]로 표시했습니다. 따라서,
m [kgf] 와 9.8m [N]은 같기 때문에 환산율 9.8 [N / kgf]으로 환산 할 수 있습니다.
m [kgf] × 9.8 [N / kgf] = 9.8m [N]
수식은 값도 단위도 같이 일치해야 합니다.
F ≠ 9.8F, [kgf] ≠ [N] 그러므로 F [kgf] = 9.8F [N]은 쓰지 않습니다.
이전(옛날) 단위계에서는 질량 1 [kg] 물체의 지구에서의 무게가 1 [kgf] 로 나타낼 수 있으므로

편리하다고 생각했지만, 질량과 무게의 구별이 되지 않습니다. 혼란스럽습니다 .
그래서 현재는 무게의 단위 [kgf]는 국제 단위계와 계량법 등의 법률에서는 사용이 금지
되었습니다.