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그림과 같이 2개의 질량이 수평으로 놓인 마찰이 없는 막대 위를 미끄러… | [일반기계기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 18년 2회차
그림과 같이 2개의 질량이 수평으로 놓인 마찰이 없는 막대 위를 미끄러진다. 두 질량의 반발계수가 0.6일 때 충동 후 A의 속도(uA)와 B의 속도(uB)로 옳은 것은?
문제 이미지
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uA = 3.65m/s, uB = 1.25m/s
2
uA = 1.25m/s, uB = 3.65m/s
3
uA = 3.25m/s, uB = 1.65m/s
4
uA = 1.65m/s, uB = 3.25m/s
해설

그림에서 A(2kg)는 오른쪽으로 3m/s, B(0.75kg)는 왼쪽으로 1m/s로 접근하므로, 충돌 후 속도는 uA=1.25m/s, uB=3.65m/s(둘 다 오른쪽 방향)이다.

오른쪽을 (+)로 두면 운동량 보존식은 2(3)+0.75(1)=2uA+0.75uB=5.252(3)+0.75(-1)=2u_A+0.75u_B=5.25 이다.

반발계수는 분리속도와 접근속도의 비이므로 e=uBuAvAvB=0.6e=\dfrac{u_B-u_A}{v_A-v_B}=0.6 이고, 접근속도가 3(1)=4 m/s3-(-1)=4\ \mathrm{m/s} 이므로 uBuA=2.4 m/su_B-u_A=2.4\ \mathrm{m/s} 이다.

두 식을 연립하면 2.75uA=3.452.75u_A=3.45 에서 uA=1.25 m/su_A=1.25\ \mathrm{m/s}, 이어서 uB=1.25+2.4=3.65 m/su_B=1.25+2.4=3.65\ \mathrm{m/s} 가 된다. 가벼운 B가 반대 방향으로 튕겨 나가며 더 빨라지는 것이 이 결과의 물리적 의미다.

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