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물리 유사 문항

1. 다음 그림과 같이 용수철을 천정에 매달고 질량이 각각 5kg과 1kg인 두 물체를 가벼운 줄로 연결하여 그 줄을 저울의 고리에 걸쳐 놓았다.

1) 두 물체가 운동하는 동안 저울에 나타난 눈금은 몇 N인가?(단 중력 가속도는 10m/s2, 고리와 줄의 마찰은 무시한다.)

2) 가속 운동을 하는 엘리베이터 안에서 같은 실험을 했을 때 용수철 저울의 눈금이 60N의 무게를 가리켰다. 이 엘리베이터의 운동 상태를 기술하라.

풀이

1) 중력 가속도를 g라 하면

두 물체의 가속도 a = 2/3g

5kg 물체의 겉보기 무게 F1 = 5kg(1-2/3)(10 m/s2) = 50/3N

1kg 물체의 겉보기 무게 F2 = 1kg(1+2/3)(10 m/s2) = 50/3N

별해 1) m1a = m1g - T m2a = T - m2g   ∴ a = g = 2/3g   T = m2(a+g) = 50/3N   ∴ T' = 2T = 100/3N

∴ F1 = F1 + F2 =

(2) 엘리베이터의 가속도를 윗방향으로 b(m/s2)라고 하면 윗식에서 g를 g+b로 바꾸면 되 므로

T' = 2T = 2m2 {} =

∴ b = 18 - 10 = 8 m/s2