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그림과 같이 수평면에 대해 60°의 각으로 물체 A를 속력 v로 수평면… | [소방간부후보생 물리학개론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방간부후보생 물리학개론] 26년 1회차
그림과 같이 수평면에 대해 60°의 각으로 물체 A를 속력 vv로 수평면 상의 점 p에서 던진 순간 높이 hh인 점 q에서 물체 B를 수평 방향으로 속력 vv로 던졌더니, A와 B가 점 r에서 만난다. r에서 A와 B가 만날 때 A의 속도 방향은 수평 방향이다. p와 q의 수평거리는 LL이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력가속도는 gg이고, 물체는 동일 연직면상에서 운동하며, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다)
<보 기>
ㄱ. L=3hL=\sqrt{3}h이다.
ㄴ. r에서 A와 B가 만날 때, A에 대한 B의 상대 속도의 크기는 3v\sqrt{3}v이다.
ㄷ. r의 높이는 3v28g\frac{3v^2}{8g}이다.

문제 이미지
1
ㄱ
2
ㄴ
3
ㄱ, ㄷ
4
ㄴ, ㄷ
5
ㄱ, ㄴ, ㄷ
해설

세 진술이 모두 옳다.

A의 속도 성분은 vx=12vv_x=\dfrac{1}{2}v, vy=32vv_y=\dfrac{\sqrt{3}}{2}v이다. r에서 A가 수평으로 움직이므로 r은 A의 최고점이고, 만나는 시각은 t=3v2gt=\dfrac{\sqrt{3}v}{2g}이다.

r의 높이: vy22g=3v28g\dfrac{v_y^2}{2g}=\dfrac{3v^2}{8g}
B의 낙하: h−3v28g=12gt2=3v28g⇒h=3v24gh-\dfrac{3v^2}{8g}=\dfrac{1}{2}gt^2=\dfrac{3v^2}{8g}\Rightarrow h=\dfrac{3v^2}{4g}
수평거리: L=(12v+v)t=33v24gL=\left(\dfrac{1}{2}v+v\right)t=\dfrac{3\sqrt{3}v^2}{4g}

  • L=3hL=\sqrt{3}h이다 — 옳다. 33v24g=3⋅3v24g\dfrac{3\sqrt{3}v^2}{4g}=\sqrt{3}\cdot\dfrac{3v^2}{4g}이다.
  • A에 대한 B의 상대 속도 크기는 3v\sqrt{3}v이다 — 옳다. 수평 성분 차 32v\dfrac{3}{2}v, 연직 성분 차 gt=32vgt=\dfrac{\sqrt{3}}{2}v이므로 크기는 3v\sqrt{3}v이다.
  • r의 높이는 3v28g\dfrac{3v^2}{8g}이다 — 옳다.

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