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질량이 같은 당구공 A와 B가 일직선 상에서 각각 10 m/s, 5 m… | [국회직 9급 기계일반] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[국회직 9급 기계일반] 16년 1회차
질량이 같은 당구공 A와 B가 일직선 상에서 각각 10 m/s, 5 m/s의 속도로 우측으로 이동 중이다. 반발계수가 0.8일 때, 당구공 A가 당구공 B와 충돌한 후 두 공의 속도(m/s)로 옳은 것은? (단, 모든 마찰은 무시한다.)
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VA = 5 VB = 10
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VA = 5.5 VB = 9.5
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VA = 6 VB = 9
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VA = 6.5 VB = 8.5
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VA = 7 VB = 8
해설

운동량 보존과 반발계수 식을 연립하면 충돌 후 속도는 VA=5.5 m/sV_A = 5.5\ \mathrm{m/s}, VB=9.5 m/sV_B = 9.5\ \mathrm{m/s}이다.

질량이 같으므로 운동량 보존식에서 질량이 소거된다.
10+5=VA+VB10 + 5 = V_A + V_B
VA+VB=15V_A + V_B = 15

반발계수는 충돌 전후 상대속도의 비이다.
e=VB−VA10−5=0.8e = \dfrac{V_B - V_A}{10 - 5} = 0.8
VB−VA=4V_B - V_A = 4

두 식을 더하면 2VB=192V_B = 19이므로 VB=9.5 m/sV_B = 9.5\ \mathrm{m/s}이고, VA=5.5 m/sV_A = 5.5\ \mathrm{m/s}이다.

  • VA = 5, VB = 10은 상대속도 차가 5로 반발계수가 1인 완전탄성충돌의 값이다.
  • VA = 6, VB = 9는 상대속도 차가 3으로 반발계수가 0.6이다.
  • VA = 6.5, VB = 8.5는 상대속도 차가 2로 반발계수가 0.4이다.
  • VA = 7, VB = 8은 상대속도 차가 1로 반발계수가 0.2이다.

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