모두CBT

그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 질량 m_1인 물체가 속력 v로운동… | [7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차
그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 질량 m1m_1인 물체가 속력 vv로
운동하다가, 용수철 상수 kk인 용수철에 연결되어 정지해 있던 질량
m2m_2인 물체와 충돌하여 서로 붙어서 단진동 운동을 한다. 단진동의
진폭은? (단, 용수철의 질량과 물체의 크기는 무시한다)

문제 이미지
1
(m1+m2)vk(m1+m2)\frac{(m_1+m_2)v}{\sqrt{k(m_1+m_2)}}
2
m1vk(m1+m2)\frac{m_1v}{\sqrt{k(m_1+m_2)}}
3
m2vk(m1+m2)\frac{m_2v}{\sqrt{k(m_1+m_2)}}
4
(m1+m2)vkm2\frac{(m_1+m_2)v}{\sqrt{km_2}}
해설

단진동의 진폭은 m1vk(m1+m2)\dfrac{m_1v}{\sqrt{k(m_1+m_2)}}이다.

충돌 직후(운동량 보존): V=m1vm1+m2V=\dfrac{m_1v}{m_1+m_2}. 이때 용수철은 자연 길이이므로 이 속력이 단진동의 최대 속력이다.

V=AωV=A\omega, ω=km1+m2\omega=\sqrt{\dfrac{k}{m_1+m_2}}이므로
A=m1vm1+m2m1+m2k=m1vk(m1+m2)A=\dfrac{m_1v}{m_1+m_2}\sqrt{\dfrac{m_1+m_2}{k}}=\dfrac{m_1v}{\sqrt{k(m_1+m_2)}}

  • 분자가 (m1+m2)v(m_1+m_2)v이고 분모가 k(m1+m2)\sqrt{k(m_1+m_2)}인 값: 충돌 후 속력이 줄어드는 것을 반영하지 않았다.
  • 분자가 m2vm_2v인 값: 운동량을 정지해 있던 물체의 질량으로 잘못 썼다.
  • 분모가 km2\sqrt{km_2}인 값: 붙은 두 물체 전체 질량 대신 한 물체 질량만 썼다.

오류나 개정된 내용이 보이면 알려주세요

이어서 풀어보기

[7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차 25문항 이어서 보기문제·정답·해설을 한 페이지에서 이어서 볼 수 있어요7급 국가직 물리학개론 기출문제 암기장 전체 보기