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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 23년 1회차

그림 (가)와 (나)는 수평면에 놓인 물체 A, B, C가 서로 접촉한 상태에서 크기가  $F$ 인 힘이 수평 방향으로 작용하여 등가속도 직선 운동을 하는 모습을 나타낸 것이다. A, B, C의 질량은 각각  $5m$ ,  $2m$ ,  $m_{\mathrm{C}}$ 이다. (가)와 (나)에서 A가 B에 작용하는 힘의 크기가 같을 때,  $m_{\mathrm{C}}$ 는? (단, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다)

$m$

 $2m$

 $3m$

 $4m$

해설

 $m_{\mathrm{C}}$ 는  $3m$ 이다.
두 경우 모두 전체 질량이 같아 가속도가 같다.
 $a = \dfrac{F}{7m + m_{\mathrm{C}}}$ 
(가)에서 A가 B에 작용하는 힘은 B와 C를 함께 가속시키므로  $(2m + m_{\mathrm{C}})a$ 이고, (나)에서는 그 반작용이 A만 가속시키므로  $5ma$ 이다. 두 힘이 같으므로  $2m + m_{\mathrm{C}} = 5m$ , 즉  $m_{\mathrm{C}} = 3m$ 이다.
 $m$ : (가)의 힘이  $3ma$ 로 (나)의  $5ma$ 와 다르다.
 $2m$ : (가)의 힘이  $4ma$ 로 같지 않다.
 $4m$ : (가)의 힘이  $6ma$ 로 같지 않다.

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