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+x 방향으로 10.0 m/s로 등속도 운동을 하던 자동차가 원점을 지… | [변리사 1차] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 18년 1회차
+x 방향으로 10.0 m/s로 등속도 운동을 하던 자동차가 원점을 지나는 순간(t=0)부터 3초 동안 그림과 같은 가속도로 운동한다. 가속도 방향은 +x방향이다. 
문제 이미지
t=3초일 때 원점으로부터 자동차의 위치는?
1
14.5m
2
25.5m
3
31.7m
4
39.0m
5
53.5m
해설

가속도가 시간에 따라 줄어드는 운동이므로 등가속도 공식이 아니라 적분으로 위치를 구해야 하며, 답은 39.0 m이다.

그림의 a-t 그래프는 t=0에서 3 m/s², t=3초에서 0이 되는 직선이므로 a(t)=3−t (m/s2)a(t)=3-t\ (\mathrm{m/s^2})이다.

v(t)=10+∫0t(3−t′)dt′=10+3t−t22v(t)=10+\int_0^{t}(3-t')dt'=10+3t-\dfrac{t^2}{2}
x(3)=∫03v dt=10(3)+3(3)22−336x(3)=\int_0^{3}v\,dt=10(3)+\dfrac{3(3)^2}{2}-\dfrac{3^3}{6}
x(3)=30+13.5−4.5=39.0 mx(3)=30+13.5-4.5=39.0\ \mathrm{m}

그래프 넓이로 검산하면 3초 동안 속도 증가는 12×3×3=4.5 m/s\tfrac{1}{2}\times3\times3=4.5\ \mathrm{m/s}여서 t=3초의 속도가 14.5 m/s이고, 이를 위치로 착각하지 않도록 주의해야 한다.

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