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1[국회직 9급 기계일반] 21년 1회차
질량이 1kg인 물체가 스프링상수 400N/m인 스프링에 매달려 정적 평형 위치에 정지되어 있다. 물체를 1cm 잡아 당겼다가 놓아 진동이 시작된다면 발생하는 최대 가속도는? (단위: m/s²)
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해설

최대 가속도는 4 m/s24\,\mathrm{m/s^2}이다.

물체는 정적 평형 위치를 중심으로 진폭 1 cm1\,\mathrm{cm}의 단순조화운동을 하며, 중력은 평형 상태의 스프링 힘과 상쇄되므로 평형 위치에서 벗어난 변위의 복원력만 가속도를 만든다.

공식: amax⁡=ω2A=kmAa_{\max}=\omega^{2}A=\dfrac{k}{m}A
대입: amax⁡=400 N/m1 kg×0.01 ma_{\max}=\dfrac{400\,\mathrm{N/m}}{1\,\mathrm{kg}}\times0.01\,\mathrm{m}
결과: amax⁡=4 m/s2a_{\max}=4\,\mathrm{m/s^2}

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