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질량이 10t인 항공기가 활주로에서 착률을 시작할 때 속도는 100m/… | [일반기계기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 16년 1회차
질량이 10t인 항공기가 활주로에서 착률을 시작할 때 속도는 100m/s 이다. 착륙부터 정지시까지 항공기는 [Fx=1000vx N\sum F_x = -1000\,v_x\ \mathrm{N}(vx는 비행기속도[m/s])의 힘을 받으며 +x방량의 직선운동을 한다. 착률부터 정지 시까지 항공기가 활주한 거리는?
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500m
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750m
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900m
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1000m
해설

운동방정식을 시간이 아니라 거리에 대해 정리하면 속도가 거리에 비례해 줄어들어 활주거리는 1000m가 된다.

질량 m = 10t = 10000kg, 저항력이 속도에 비례하므로 m·dv/dt = −1000v 이다. dv/dt = v·dv/dx로 바꾸면
10000·v·dv/dx = −1000v → dv/dx = −0.1

속도가 거리에 대해 일정한 기울기로 감소하므로 v = 100 − 0.1x 이고, 정지(v=0) 지점은
x = 100/0.1 = 1000m

속도에 비례하는 저항은 시간으로 풀면 지수적으로 줄어 정지시간이 무한대가 되지만, 거리로 풀면 유한한 값으로 수렴한다는 점이 이 문제의 핵심이다.

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