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경험적으로 낙하거리 s는 물체의 질량 m, 낙하시간 t 및 중력가속도 … | [가스기사 필기] 16년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기사 필기] 16년 2회차
경험적으로 낙하거리 s는 물체의 질량 m, 낙하시간 t 및 중력가속도 g와 관계가 있다. 차원해석을 통해 이들에 관한 관계식을 옳게 나타낸 것은? (단, k는 무차원상수이다.)
1
s=㎏t
2
s=㎏t2
3
s=kmgt
4
k=kmgt2
해설

낙하거리 ss가 질량 mm, 시간 tt, 중력가속도 gg의 함수라고 두고 차원해석을 하면, 좌변 ss의 차원은 LL이고 우변에서 질량의 차원 MM은 좌변에 나타나지 않으므로 질량 mm의 지수는 0이 되어야 한다.

남은 gg(차원 LT2LT^{-2})와 tt(차원 TT)만으로 LL 차원을 맞추려면 gg의 지수는 1, tt의 지수는 2가 되어야 하므로 s=kgt2s = k g t^2 형태가 되며, 이는 실제 자유낙하 공식 s=12gt2s=\dfrac{1}{2}gt^2와도 형태가 일치하고 질량과는 무관하다는 사실과 부합한다.

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