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1[소방간부후보생 물리학개론] 26년 1회차
그림 (가)는 피스톤 P, Q로 이루어진 유압 기중기의 내부에 이상 유체 A가 채워져 평형 상태에 있는 모습을, (나)는 (가)에서 P 위에 이상 유체 B를 채우고 Q 위에는 질량이 1kg인 물체를 올려놓았을 때 평형 상태에 있는 모습을 나타낸 것이다. (가)와 (나)에서 Q의 높이 차는 0.2m이다. 단면적은 Q가 P의 5배이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력가속도는 이고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다)<보 기>
ㄱ. (가)와 (나)에서 P의 높이 차는 1.0m이다.
ㄴ. B가 P에 작용하는 힘은 2N보다 크다.
ㄷ. (나)에서 P에 작용하는 압력의 크기는 Q에 작용하는 압력의 크기보다 크다.
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ㄱ
2
ㄴ
3
ㄱ, ㄷ
4
ㄴ, ㄷ
5
ㄱ, ㄴ, ㄷ
해설
세 진술이 모두 옳다.
유체 부피는 일정하므로 Q가 0.2m 올라간 부피만큼 P가 내려간다: . 따라서 (나)에서 P는 Q보다 낮다.
Q에는 물체 무게 가 면적 에 작용하여 압력이 이고, 1.2m 더 깊은 P에는 여기에 A의 깊이 차에 의한 압력이 더해진다.
- (가)와 (나)에서 P의 높이 차는 1.0m이다 — 옳다. 단면적이 5배인 Q가 0.2m 오르려면 P는 5배인 1.0m 내려가야 한다.
- B가 P에 작용하는 힘은 2N보다 크다 — 옳다. P의 압력은 이므로 힘은 보다 크다.
- (나)에서 P에 작용하는 압력이 Q보다 크다 — 옳다. P가 더 깊은 곳에 있으므로 액체 A의 압력이 더 크다.
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