2009 물리 9월 평가원 4번 중급킬러

Question

같은 충격량인데. 두 문제 사이에 매우 미묘하게 약간 다른 상황이 있다

5-07번은 Ft=p=mvf-mvi 식에서 볼때,

문제 조건에서, 벽에 부딪혀서 정지 하였다고 하므로,

Vf=0이 된다. 즉, 충돌하고 튀어오르지 않는다. 그리고, 같은 높이에서질량이 다른 물체가 굴러갈때, 속도는 일치하여, 충돌 직전 속력은 둘다일치 하는 관계 이지만, 질량만 다른 변수가 생기므로, 오직 질량에 의해서, 충격량 Ft 가 결정된다.

그리고, 충돌지점의 재질에 의해서는 충격량에 영향을 주지 않으며,

충격령 내부의 충격력과 충돌시간에만 영향을 준다. 한마디로, 재질이 다르다는 조건은 페이크 이다.

하지만 5-13번의 경우는

공이 벽을 맞고 튀어오른다.

이 관계는 Ft=p=vf-vi 관계에서, 튀어오르는 속력은 B가 더 큼을 알수있고, Vi 는 둘다 3v로 일치 한다. 한마디로, Vf 에 의해서, 즉 튀어오르는 공의 속력에 의해서, 충격량이 결정되는 상황이다.

두 물체 모두, 충돌직전 속력도 같고, 질량도 같은데, 튀어오르는 속력 차이로 인해, 충돌량이 다른경우이다. 튀어오르는 속력이 (나)가 크므로, (나)의 충격량이 더 크고(사실 자동차가 벽에 박고 튀어오르는것보다 튀어오르지 않는경우가 충격량이 작다도 한다).

(나)의 충격량이 크다는 사실 이외에도, 튀어오르는 속력이 빠른 (나)가 좀더 단단한 재질임을 알수 있고, 단단한 재질이라는거는 “같은시간” 충격력이 더 크다는것을 의미한다. 또한 문제조건애거, 벽과 접촉시간이 (가)가 (나)의 두배라고 제시하므로,

충돌시간이 같아도, 충격역이 (나) 가 이미 더큰데, 충돌시간이 작으면,(나)의 충격력이 또 더 커진다.

그래서, ㄷ은 정답이 되고, 이를 정량적으로 풀이하면,

결론은 평균F(가)=4mv/2t

평균F(나)=5mv/t

관계 임을 정량적으로 구할수 있다. 사실, 이 ㄷ 풀이는 정성적인 풀이를 요구하기 때문에, 해설처럼 정량적으로 계산하면 안되고. 정성적으로 이해하고 접근해야 한다.

그리고, 충격량에는 나중에 튀어오르는 공의 속력에 의해서, 결정하고. 충돌시간은 충격량의 전체 크기에 영향주지 않는다.

반면에, A5-07번 문제는 튀어오르는 공의속력은 0이고 오직 물체의 질량에 의해서, 공의 충격량이 결정되므로, 두 문제다 약간 다른 상황에서 같은 공식 이용하는 문제이다.

카의생 지수 · Accepted Answer

충격량 식 쓰는 것도 좋지만 항상 평균속도나 에너지 관점에서 풀어보려는 연습도 필요함. 물론 위 문제들이 반드시 그렇다는 건 아니지만, 일반적으로 새로운 문제 시간 재고 풀게되면 평균속도가 제일 깔끔하고 현실적으로 다가옴

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