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1[7급 국가직 물리학개론] 22년 1회차
vv의 속력으로 달리던 트럭의 운전자가 직선 도로에서 급브레이크를 밟자마자 트럭은 바퀴가 멈춘 상태에서 거리 dd만큼 미끄러진 후 멈추었다. 질량을 처음의 두 배로 늘린 같은 트럭이 같은 도로에서 vv의 속력으로 달리다가 운전자가 급브레이크를 밟아 바퀴가 멈춘 상태에서 트럭이 멈출 때까지 미끄러진 거리는? (단, 도로와 바퀴 사이의 운동마찰계수는 균일하다)
1
d2\frac{d}{2}
2
dd
3
2d2d
4
4d4d
해설

마찰로 멈추는 거리는 질량과 무관하므로 질량을 두 배로 늘려도 미끄러진 거리는 처음과 같은 dd이다.

마찰력 μmg\mu mg가 한 일이 운동에너지를 모두 없앤다.
μmgd=12mv2\mu m g d = \dfrac{1}{2}mv^2
d=v22μgd = \dfrac{v^2}{2\mu g}

양변의 mm이 약분되어 질량이 식에서 사라진다. 질량이 커지면 운동에너지와 마찰력이 같은 비율로 커지기 때문이다.

  • d2\dfrac{d}{2}: 마찰력만 두 배가 된다고 보고 운동에너지 증가를 빠뜨린 값이다.
  • 2d2d: 운동에너지만 두 배가 된다고 보고 마찰력 증가를 빠뜨린 값이다.
  • 4d4d: 속력을 두 배로 했을 때의 결과와 혼동한 값이다.

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