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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 25년 1회차
그림은 수평면에서 질량이 각각 MM, mm인 두 물체 A, B를 실 p로 연결하고 일정한 힘 FF로 당길 때, A, B가 같은 가속도로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, M>mM > m이고, 실의 질량과 모든 마찰은 무시한다)

문제 이미지
1
p가 A를 당기는 힘의 크기는 p가 B를 당기는 힘의 크기보다 크다.
2
A가 p를 당기는 힘과 B가 p를 당기는 힘은 작용 반작용 관계이다.
3
p가 A를 당기는 힘의 크기는 FF보다 작다.
4
B의 가속도의 크기는 FM\dfrac{F}{M}이다.
해설

실이 A를 당기는 힘(장력)은 F보다 작다.

두 물체 전체의 가속도는 a=FM+ma=\dfrac{F}{M+m}이고, A에 작용하는 수평 힘은 장력뿐이므로 T=Ma=MM+mFT=Ma=\dfrac{M}{M+m}F로 F보다 작다.

  • p가 A를 당기는 힘이 B를 당기는 힘보다 큼: 질량이 없는 실의 양 끝 장력은 같으므로 틀리다.
  • A와 B가 p를 당기는 두 힘이 작용 반작용: 두 힘 모두 실 p에 작용하는 힘이므로 작용 반작용이 아니라 힘의 평형 관계이다.
  • B의 가속도 F/M: 같은 가속도로 함께 움직이므로 전체 질량으로 나눈 FM+m\dfrac{F}{M+m}이다.

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