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정지 상태에서 출발한 물체가 등가속도 운동을 하여 속력이 12 m/s가… | [7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차
정지 상태에서 출발한 물체가 등가속도 운동을 하여 속력이 12 m/s가
될 때까지 거리 dd만큼 이동한 후, 12 m/s의 속력으로 등속도 운동을
하여 거리 2d2d만큼 이동하고, 다시 등가속도 운동을 하여 속력이
6 m/s가 될 때까지 거리 dd만큼 이동하였다. 이와 같이 물체가 출발한
순간부터 4d4d만큼 이동하는 동안, 물체의 평균 속력[m/s]은? (단,
물체는 일직선상에서 운동한다)
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해설

구간별 시간을 더해 전체 거리로 나누면 평균 속력은 9 m/s이다.

등가속도 구간의 시간은 거리를 평균 속도(처음과 나중 속력의 평균)로 나눈다.
t1=d6, t2=2d12=d6, t3=d9t_1=\dfrac{d}{6},\ t_2=\dfrac{2d}{12}=\dfrac{d}{6},\ t_3=\dfrac{d}{9}

t=d6+d6+d9=4d9t=\dfrac{d}{6}+\dfrac{d}{6}+\dfrac{d}{9}=\dfrac{4d}{9}
vˉ=4d4d/9=9 m/s\bar{v}=\dfrac{4d}{4d/9}=9\ \mathrm{m/s}

  • 6 m/s는 마지막 순간의 속력일 뿐 평균 속력이 아니다.
  • 8 m/s는 감속 구간 시간도 d6\dfrac{d}{6}로 잘못 잡았을 때의 값이다.
  • 12 m/s는 등속 구간의 속력으로, 가속·감속 구간이 더 느리므로 평균은 이보다 작다.

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