UG NX 물체의 부력 계산하는 방법 및 공식

Siemens NX에서 부력을 계산하려면 먼저 부피와 질량을 측정한 후, 이를 바탕으로 부력을 계산할 수 있습니다.

또한 부력은 물체가 물이나 다른 유체에 잠겼을 때 작용하는 힘으로, 유체에 의해 밀려나는 물체의 무게와 동일합니다.

NX CAD 물체 밀도 및 부력측정 방법

그럼 NX CAD에서 부력을 계산하는 방법을 알아보겠습니다.

1. 모델링 모드에서 밀도 설정하기
   • 모델링 모드로 들어간 후, ‘편집 > 특징형상 > 솔리드 밀도‘ 명령을 사용하여 측정하고자 하는 솔리드의 밀도를 설정합니다.
   • 이때, 모든 관련 솔리드를 선택하고 적절한 밀도와 단위를 지정해야 합니다.
2. 부피와 질량 측정하기
   • ‘해석 > 바디측정’ 명령을 사용하여 측정하고자 하는 바디를 선택합니다.
   • 결과창에서 바디의 부피(V)와 질량(m)을 확인할 수 있습니다.
3. 부력 계산하기
   • 부력(Fb)은 잠긴 유체의 밀도(ρ)와 물체의 부피(V)에 의해 결정됩니다. 부력의 공식은 Fb = ρ * V * g (g는 중력 가속도)입니다.
   • 유체의 밀도는 물의 경우 대략 1000 kg/m³, 공기의 경우 약 1.225 kg/m³입니다. 계산에 필요한 유체의 밀도를 적절히 선택하세요.

Siemens NX를 사용하여 부력을 계산할 수 있으며 이방법을 통해 부피 및 면적등 다양한 정보를 3D 모델링을 통해 확인할 수 있습니다.

부력측정 공식

하지만 선택된 유체의 밀도에 따라 부력이 달라질 수 있음을 유의해야 하며 기본적으로 부력을 계산하는 기본 원리는 아르키메데스의 원리에 기초로 하며 이 원리에 따르면, 물체가 유체에 잠길 때, 그 물체는 자신의 부피와 동일한 유체의 무게만큼의 힘(부력)을 받습니다.

Buoyancy Calculator

Enter the volume of the object in cubic meters:

Enter the density of the fluid in kg/m³:

Calculate Buoyancy

만약 물체가 물 속에 완전히 잠겨있다고 가정하고, 물의 밀도를 ρ=1000 kg/m3\rho = 1000 \text{ kg/m}^3ρ=1000 kg/m3로 설정한다면, 부력을 Fb=1000×V×gF_b = 1000 \times V \times gFb​=1000×V×g로 간단하게 계산할 수 있습니다. 여기서 ggg는 중력 가속도(약 9.81 m/s²)입니다.

물제의 무게중심 구하는 방법

부력의 중심을 구하는 문제는 다소 복잡한데, 이는 물체의 ‘무게 중심‘과 다를 수 있습니다.

우선 부력의 중심, 즉 ‘부력 중심’은 물체가 유체에 잠긴 부분의 기하학적 중심입니다.

일반적으로 물체의 무게중심(또는 질량중심)은 물체의 각 부분의 무게중심을 그 부분의 질량으로 가중 평균한 값입니다. 복잡한 형상을 가진 물체의 경우, 물체를 작은 부분들로 나누고 각 부분의 무게중심과 질량을 이용하여 전체 물체의 무게중심을 계산합니다.

다면체와 같은 복잡한 형상의 물체의 무게중심을 구하기 위해서는 물체를 작은 단순형상들(예: 테트라헤드론, 삼각기둥 등)로 나누고, 각 형상의 무게중심과 질량을 사용하여 위의 공식을 적용합니다.

가령, 물체를 여러 삼각형 표면으로 나눌 수 있는 경우, 각 삼각형의 무게중심은 위에서 설명한 삼각형의 무게중심 계산법을 사용하여 구할 수 있습니다. 그 후, 각 삼각형의 질량(또는 면적, 물체가 균일한 밀도를 가지고 있다면)과 무게중심을 가중 평균하여 전체 다면체의 무게중심을 찾습니다.

또한 무게 중심을 구하는 방법으로 부력 중심을 대체할 수 있으나, 이 경우 모든 재질의 비중을 동일하게, 즉 1.0으로 설정해야 합니다. 이 방법은 유체 내에서 물체가 균일한 밀도를 가정할 때 유효합니다.

참고 : UG NX 밀도 Density 무게 중량 Mass 볼륨 Vloume 측정