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1[7급 국가직 물리학개론] 23년 1회차
어떤 입자에 F⃗=(x2i^−2yj^+3k^)\vec{F}=(x^{2}\hat{i}-2y\hat{j}+3\hat{k}) N의 힘이 작용하여 입자의 위치가 (1i^+2j^+1k^)(1\hat{i}+2\hat{j}+1\hat{k}) m에서 (1i^−2j^+3k^)(1\hat{i}-2\hat{j}+3\hat{k}) m로 변하였다. 이때 힘 F⃗\vec{F}가 한 일[J]은?
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해설

각 성분이 그 좌표에만 의존하므로 성분별로 적분하면 일은 6 J이다.

xx 성분: xx가 1에서 1로 그대로이므로 0
yy 성분: ∫2−2(−2y) dy=−[y2]2−2=0\int_{2}^{-2}(-2y)\,dy=-\left[y^{2}\right]_{2}^{-2}=0
zz 성분: ∫133 dz=6\int_{1}^{3}3\,dz=6

합: W=0+0+6=6 JW=0+0+6=6\,\mathrm{J}

  • 4 J는 zz 성분의 일 6 J보다 작은데, xx·yy 성분의 일이 모두 0이므로 나올 수 없다.
  • 8 J는 yy 성분을 위치에 따라 변하는 힘으로 적분하지 않고 일이 남는다고 본 값이다.
  • 10 J도 xx·yy 성분에서 추가 일이 생겨야 하는 값으로, 두 성분의 일은 0이다.

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