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1[해양경찰 물리] 26년 3회차
그림과 같이 도르래를 장치하고 힘 FF를 작용하여 200 kg200\,kg 인 물체를 0.1 m/s0.1\,m/s의 일정한 속력으로 1 m1\,m 높이만큼 끌어올렸다. 다음 <보기>에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은? (단, 모든 마찰과 도르래의 질량은 무시하며, 중력 가속도는 10 m/s210\,m/s^2 이다.)

< 보 기 >
㉠ 힘 FF의 크기는 500 N500\,N이다.
㉡ 힘 FF로 당긴 줄의 길이는 4 m4\,m 이다.
㉢ 힘 FF에 의한 줄의 이동속도는 0.2 m/s0.2\,m/s 이다.

문제 이미지
1
㉠
2
㉠, ㉡
3
㉠, ㉢
4
㉡, ㉢
해설

옳은 설명은 ㉠과 ㉡이다.

물체에 연결된 움직 도르래 묶음을 줄 4가닥이 위로 받친다. 따라서 당기는 힘은 물체 무게의 14\dfrac{1}{4}이고, 줄을 당긴 길이와 속력은 물체의 4배이다.

F=mg4=200×104=500 NF=\dfrac{mg}{4}=\dfrac{200\times 10}{4}=500\,\mathrm{N}
L=4×1=4 mL=4\times 1=4\,\mathrm{m}
v=4×0.1=0.4 m/sv=4\times 0.1=0.4\,\mathrm{m/s}

  • ㉠ 힘의 크기 500 N: 일정한 속력이므로 줄 4가닥의 장력 합이 무게 2,000 N과 같아 옳다.
  • ㉡ 당긴 줄의 길이 4 m: 물체가 1 m 오르면 가닥마다 1 m씩 줄어들므로 옳다.
  • ㉢ 줄의 이동속도 0.2 m/s: 실제 줄의 속력은 0.4 m/s이므로 틀리다.

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