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내용을 알았다면, 수능에 나왔던 기출문제를 풀어봅시다. 년도별로 한문제씩은 꼭 출제되는군요.
한번 자신의 실력을 테스트 해보시죠. -ska의 풀이- 버튼을 누르시면 정답과 해설을 보실 수 있습니다.
SKA' 힘과 관련한 수능 기출문제 풀어보기
2005년 수능기출
마찰을 무시한다고 했으니 마찰력은 고려할 필요가 없겠군요.
F = ma에 의해서
물체 A의 질량은 10/2 = 5kg 이군요
물체 B의 질량은 10/5 = 2kg 입니다.
(다)에서 두 물체를 붙여서 7N으로 밀었으니 가속도는
a = F/m = 7/(5+2) = 1m/s^2 입니다.
ㄱ. 질량비 = 5kg : 2kg (O)
ㄴ. (다)의 가속도 1m/s^2 (O)
ㄷ. (다)에서 A가 B에 작용하는 힘의 크기는 2N 이며, B가 A에 작용하는 힘역시 2N 입니다. (작용반작용의 법칙) (X)
답은 3번이군용
2006년 수능기출
(가)에서 A와 B가 일정한 속력으로 움직인다고 했으므로 알짜힘은 0입니다. 도르레의 마찰을 무시한다고 하였으니,
중력만 고려하면 됩니다. 도르레 문제는 힘의 방향을 일직선으로 쭉 편다고 생각하고 문제를 풀면 아주 쉬워집니다. 그리고 경사면에서의 힘은 반드시 빗면방향과 수직방향 성분으로 분해하여야합니다. 그림을 참고해보세요.
ㄱ. (가)와 (나) 모두 등속운동을 하고 있으므로 가속도는 0, 알짜힘도 0입니다. (O)
ㄴ. 도르레에서 두 줄의 힘의 방향을 그림처럼 돌리면, mA*g와 mB*g는 평형이어야만 알짜힘이 0입니다. 그러므로 A와 B의 질량은 같겠지요. 등속운동이라고 낚이면 안됩니다. 등속운동이면 힘이 없어요!!!(O)
ㄷ. (가)와 같은 요령으로 힘의 방향을 일직선으로 쭉 펴서 평형조건으로 놓으면 mC*g*sinΘ = mD*g 입니다. sin Θ는 최댓값이 1이므로 C의 질량이 D의 질량보다 더 커야합니다. (O)
답은 5번이군용
2007년 수능기출
시간기록계 문제는 타점거리가 멀수록 가속도가 크다는 것입니다. 관련 내용은 다음에 다룰게요. 여기서는 타점거리가 멀수록 점이 한번 찍힐때 종이가 멀리 이동하므로 가속도가 크다는 것만 알고 넘어갑시다.
B가 A보다 가속도가 크다는 것을 알 수 있습니다.
질량도 B(2m)가 A(m)보다 큽니다.
어느 물체나 중력가속도는 같은데 가속도의 차이가 나는 이유는 재질이 다르다고 하였으므로 마찰력의 차이때문입니다.
철수 : 시간기록계의 테이프를 보세요. 같은 시간동안 B가 훨씬 많은 거리를 이동했습니다. (O)
영희 : 가속도의 크기는 B가 A보다 큽니다. (X)
민수 : 합력의 크기는 F=ma 에서 질량도 B가 크고 가속도도 B가 크므로 A가 B보다 작군용(O)
정답은 3번이네요.
2008년 수능기출
(가)에서 멈추어있다고 했습니다. 이게 정말 중요합니다!!!멈추어 있으므로 합력이 0이고, 다른 외력이 작용하지 않으니, 질량은 A와 B가 같겠군용.
(나)에서는 외력을 주었다고 했습니다. 그림처럼 힘을 도르레에서 일직선으로 쭉 펴주면 오른쪽으로 알짜힘 F만큼 받아서 이동한다는 것을 알 수 있어요.
ㄱ. A와 B를 그냥 걸어놨을 때는 멈추어있다고 했습니다. 그러므로 A와 B의 질량은 같겠군용
ㄴ. 오른쪽으로 알짜힘 F입니다. 이동거리는 2h 라고 생각할 지 모르지만 두 물체의 높이가 같이지므로 h입니다. 안그래도 어려운 문제에다가 함정까지;;; 그리고 두 물체의 질량은 2m 입니다.
우선 가속도는 a = F/(2m) 이고, 처음속력이 0이므로,
운동방정식에 대입해봅시다.
맞는군요(O)
ㄷ. 이 보기같은 경우는 잘 생각해야 하는것이, B가 운동하고 있는 가속도가 F/2m 입니다. 거기다 m을 곱해주면 F/2 인 것이죠. 그러니까 실이 B를 당기는 힘은 중력에 의한 힘 mg 와 당기는 힘 F의 절반 F/2 합쳐서 mg + F/2 입니다.(O)
정답은 5번이군용
2010년 수능기출
물체 A는 등속운동을, 물체 B는 등가속도 운동을 한답니다. 수평면이 A를 떠받치는 힘과 A가 B를 받치는 힘은 3배라고 합니다. 자유물체도를 한번 그려보면 다음과 같겠네요.
물체 A,B두개가 바닥에서 받는 수직항력이 물체 B가 A에서 받는 수직항력의 3배라고 했으니 그림은 위와 같이 그리면 되겠습니다.질량비는 2:1 이군용.
그다음 두 물체의 운동을 해석하기 위해서 A와 B를 각각 따로 떼내어서 자유물체도를 그려봅시다. 가속도가 없는 방향으로는 알짜힘이 0이 되어야 한다는것에 명심하고 그림을 따라 그려봅시다.
일단 위에 있는 물체 B부터, 물체 B는 가속운동을 한다고 했습니다. 그리고 수직방향으로는 운동하지 않고 있으므로 B의 중력과 A에서 받는 수직항력은 서로 같겠군요. 마찰력은 수직항력과 마찰계수의 곱으로 나타납니다. B는 가속운동을 한다고 했으니까 당기는 힘 F가 마찰력보다 크겠군요
그다음 물체 A를 봅시다.
물체 A가 위에서 내려누르는 힘과 A자신의 중력이 있을겁니다. 수직항력과 예쁘게도 평형을 이루고 있군요. 등속운동을 한다고 했습니다. B가 위에서 긁어내 주는 마찰력은 A에서 반작용으로 작용해서 그림처럼 반대방향으로 작용한다는 것에 명심하세요. 위 두 그림을 합치면 제일 처음의 자유물체도하고 같아져야 한다는 것에 반드시 명심하셔야 합니다.
등속운동을 한다고 했으니까 위에서 마찰력의 반작용과 바닥과의 마찰력이 평형을 이루고 있겠군용
마찰계수를 정리하면 다음과 같겠습니다.
ㄱ. 물체 A는 물체 B 질량의 2배입니다. (X)
ㄴ. 마찰계수는 두 물체간의 마찰계수와 바닥사이의 마찰계수가 3:1로 두 물체사이의 마찰계수가 더 큽니다 (O)
ㄷ. B의 자유물체도를 보세요. 힘 F는 물체 B에 가해주는 힘입니다. 그리고 마찰력은 물체 A가 B에 가해주는 힘이죠. 그러니까 두 힘의 합성이 가능한 것입니다.
물체 A의 자유물체도를 보면 물체 A위를 긁어주는 힘은 물체 A가 B에 가해주는 힘의 반작용입니다. 그러니까 물체 B가 물체 A에 가해주는 마찰력인것이죠. A의 자유물체도를 보면 두 힘은 방향이 같다는 것을 알 수 있습니다. (X)
목적어를 잘 보세요!!!
정답은 1번이군요
2011년 수능기출
자유물체도를 한번 그려보면 다음과 같습니다.
ㄱ. A가 B에 작용하는 자기력이나 B가 A에 작용하는 자기력이나 크기는 같습니다. (O)
ㄴ. (나)에서 A에 작용하는 탄성력은 중력과 자기력의 합과 같습니다. (X)
ㄷ. B가 수평면을 누르는 힘은 수직항력과 작용반작용관계에 있습니다. (가)가 (나) 보다 크군요 (X)
정답은 1번입니다.
자유물체도만 그릴줄 알면 물리1은 그냥 끝입니다.
2012년 수능기출
자유물체도를 그려봅시다.
세덩어리가 2m가는데 2초 걸렸다고 했습니다. 처음 속도는 0이고, 운동방정식에 대입해서 가속도를 구합니다.
세 물체가 1m/s^2의 가속도로 이동하고 있으므로 알짜힘은 4N 입니다. 그러니까
4N = 20N - 10N - 마찰력
Fs = 6N
물체 A의 수직항력은 1kg * 10m/s^2 = 10N 이므로,
운동마찰계수는 0.6
ㄱ. Q를 통과하는 속력은 2m/s 입니다. (O)
ㄴ. A가 이동하는 가속도는 1m/s^2 이고 A의 질량은 1kg 이므로, 합력은 1N 입니다 (X)
ㄷ. 운동마찰계수는 0.6 입니다. (O)
정답은 3번이네요
현재까지 출제된 수능에 나온 힘관련 문제는 다 풀어봤습니다.
어떤가요? 자유물체도만 그릴줄 알면 풀 수 있는 문제들이 대부분입니다. 그리고 작용반작용에 대해서 알지 못하면 걸리는 문제들도 몇개 보이는 군요.
전 패턴이 보이는데 좀 보이시나요? 두번만 꼼꼼히 풀어보시면 힘 관련 문제 푸는데는 자신이 붙을거라고 확신합니다.
