2013년02월23일 1번
[자연과학개론] 질량 20 kg인 물체가 길이 3.0m인 늘어나지 않는 강체 줄에 연결되어 단진자 운동을 하고 있다. 이 물체가 가장 낮은 위치를 통과할 때, 줄의 장력이 260 N이다. 이 물체가 운동하는 최고점과 최저점의 높이(m) 차이는? (단, 공기의 마찰력과 줄의 질량은 무시하고, 중력가속도 크기는 10 m/s2 이다.)
- ① 0.20
- ② 0.31
- ③ 0.45
- ④ 0.62
- 0.80
(정답률: 알수없음)
문제 해설
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최저점에서의 위치에너지는 mgh로 계산할 수 있다. 여기서 h는 최저점에서의 높이이다. 최저점에서의 중력은 mg이므로, 줄의 장력은 260 N이므로 최저점에서의 위치에너지는 20 x 10 x h = 200h이다.
최고점에서의 위치에너지는 최저점에서의 위치에너지와 같으므로 200h이다. 최고점에서의 운동에너지는 0이므로, 최고점에서의 위치에너지는 mgh로 계산할 수 있다. 여기서 h는 최고점에서의 높이이다. 따라서 200h = 20 x 10 x h - 260 x 3.0 이므로, h = 0.45이다. 따라서 정답은 "0.45"이다.