새로운 물리학 6장 운동량과 충돌 연습문제 풀이

소개글

물리학교재편찬위원회역 새로운 물리학책의 6장 운동량과 충돌 연습문제 중 목차에 있는 문제(짝수번) 풀이입니다. 각 문제 마다 그림판으로 자세히 그림을 그려 넣고 숫자와 분수, 단위는 수식으로 나타내고 자세한 풀이 과정이 있어 정말 도움이 되실 거라 생각합니다. 새로운 물리학책으로 공부하지 않으신 분도 운동량과 충돌에 관해 많은 도움이 되실 겁니다

목차

문제2>0.1kg의 공을 15m/s 의 속도로 던졌다.
(a)공이 최고 높이에 올라갔을 때의 운동량을 구하라.
(b)최고 높이의 절반을 올라갔을 때의 운동량을 구하라.

문제4>0.5kg의 미식 축구공을 15m/s의 속도로 던졌다. 정지해 있던 리시버가 공을 잡아 0.02s 후에 정지시켰다.
(a)공에 가해진 충격량은 얼마인가?
(b)리시버에게 가해진 평균 힘은 얼마인가?

문제6>1400kg의 자동차가 충돌 시 충격을 흡수하기 위하여 차의 앞부분 1.2m 가 찌그러 드는 “구김 지역”이 있어 충돌에 의한 충격을 흡수하도록 고안되었다. 25m/s의 속도 로 움직이던 자동차가 1.2m 안에서 일정하게 감속되어 정지했다면,
(a)충돌은 얼마동안 지속되었는가?
(b)자동차에 가해진 평균 힘의 크기는 얼마인가?
(c)차의 가속도는 중력 가속도 g의 몇 배인가?

문제8>730N의 사람이 반지름 5m 의 얼어붙은 연못의 중앙에 서 있다. 그는 자신의 신발과 얼음 사이의 마찰이 없기 때문에 어떤 쪽으로도 갈 수 없다. 그는 이 난관을 해결 하 기 위해 1.2kg의 물리 책을 북쪽 기슭을 향해 5m/s의 속도로 던졌다. 이 사람이 남 쪽 기슭에 도달하는데 시간이 얼마나 걸리겠는가?

문제10>65kg 의 사람이 0.045kg 의 눈덩이를 땅에 대해 30m/s의 속도로 앞으로 던지고, 이것을 60kg의 사람이 받았다. 두 사람 모두 스케이트를 신고서 첫 번째 사람이 2.5m/s의 속도로 앞으로 움직이고 있었으며, 두 번째 사람은 정지해 있었다. 눈덩이 를 교환한 다음 두 사람의 속도는 어떻게 되었는가? 스케이트와 얼음 사이의 마찰 은 무시하라.

문제12>질량이 이고 3m/s의 속도로 움직이던 기차차량1대가 같은 방향으로 1.2m/s의 속도로 움직이던 각각의 질량이 같은 두 대가 연결된 차량과 충돌하여 연 결 되었다.
(a)충돌 후의 세 대가 연결된 차량의 속도는 얼마인가?
(b)충돌에서 운동 에너지는 얼마나 손실 되었는가?

문제14>마찰이 없는 수평면에서 150N/m의 용수철과 연결되어 정지해 있는 100g의 나무 토막을 향해 12g의 총알이 수평으로 발사되었다. 총알-나무토막 계에 의해 최대 80cm가 압축되었다면, 토막과 충돌하는 순간의 총알의 속도는 얼마인가?

문제16>오른쪽으로 20cm/s의 속도로 움직이던 25g의 물체가 같은 방향으로 15cm/s의 속 도로 움직이던 10g의 물체를 따라가서 탄성 충돌했다. 충돌 후의 두 물체의 속도를 구하라.

문제18>동쪽으로 10m/s 의 속도로 움직이던 2000kg 의 자동차가 북쪽으로 움직이던 3000kg 의 자동차와 충돌하였다. 두 차는 서로 달라붙어서 동쪽에서 북쪽으로 40 도 방향으로 5.22m/s의 속도로 함께 움직였다. 충돌 전의 3000kg의 자동차의 속도 를 구하라.

본문내용

문제2>0.1kg의 공을 15m/s 의 속도로 던졌다.

(a)공이 최고 높이에 올라갔을 때의 운동량을 구하라.
속도 v로 움직이는 질량 m인 물체의 선운동량은 질량과 속도의 곱으로 정의된다.
즉 운동량 P = mv 와 같다.
공이 최고 높이에 올라갔을 때는 그 공의 속력이 0이다 그러므로 운동량도 0가 된 다.

(b)최고 높이의 절반을 올라갔을 때의 운동량을 구하라.
최고 높이의 절반의 높이를 알기 위해서는 우선 최고 높이를 알아야 한다.
최고 높이는 자유낙하 운동 방정식 중에서 식을 이용해서 높이 y 를 구하는데 최고 높이에서 v 는 0이고, 초기 속력 는 15m/s 이기 때문에 식에 대입하면 식은 다음과 같다.

 가 된다.
최고 높이가 11.48m 이므로 그 절반의 높이는 5.74m 이다. 이 절반의 높이 일 때 공의 속력을 또 구해야 한다.
절반의 높이 일 때 공의 속력은 마찬가지로 식을 이용해서 구한다.



그러므로 운동량 P = mv = (0.1kg)(10.61m/s) = 1.061 이다.
운동량의 단위는  이다.

참고 자료

없음