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그림과 같이 수평면에 대해 60 °와 30 °로 기울어진 두 경사면 위… | [7급 국가직 물리학개론] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 물리학개론] 24년 1회차
그림과 같이 수평면에 대해 60 °와 30 °로 기울어진 두 경사면 위에 가벼운 바퀴와 줄로 연결된 두 물체, A와 B가 정지해 있다. A와 B의 질량이 각각 mAm_{\mathrm{A}}와 mBm_{\mathrm{B}}이면, 물체의 질량비(mBmA\frac{m_{\mathrm{B}}}{m_{\mathrm{A}}})는? (단, 줄은 경사면과 평행하고 마찰은 무시한다)

문제 이미지
1
12\frac{1}{2}
2
33\frac{\sqrt{3}}{3}
3
3\sqrt{3}
4
2
해설

정지 상태이므로 두 물체의 빗면 방향 중력 성분이 줄의 장력으로 같아지고, 질량비는 3\sqrt{3}이다.

장력을 TT라 하면 T=mAgsin⁡60∘=mBgsin⁡30∘T=m_{\mathrm{A}}g\sin60^\circ=m_{\mathrm{B}}g\sin30^\circ
mBmA=sin⁡60∘sin⁡30∘=3/21/2=3\dfrac{m_{\mathrm{B}}}{m_{\mathrm{A}}}=\dfrac{\sin60^\circ}{\sin30^\circ}=\dfrac{\sqrt{3}/2}{1/2}=\sqrt{3}

완만한 빗면 위의 B가 더 무거워야 균형을 이룬다.

  • 33\dfrac{\sqrt{3}}{3}: 사인 비를 뒤집어 mA/mBm_{\mathrm{A}}/m_{\mathrm{B}}를 구한 값이다.
  • 12\dfrac{1}{2}: 한쪽 빗면의 사인값만 쓴 값으로 두 힘의 평형을 반영하지 못한다.
  • 2: 1/sin⁡30∘1/\sin30^\circ만 쓴 값으로 60° 빗면 쪽 성분이 빠졌다.

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