충동적인 질문의 4가지 예시
1. 질량이 0,5 kg인 공이 바닥에서 높이 h₁ = 7,2 m에서 자유낙하 하여 높이 h₂ = 3,2 m까지 튕겨 올라갑니다 . 중력 가속도가 10 m⁻²일 때 , 공에 작용한 충격량은 얼마입니까?
A. 2,0 Ns
B. 3,0 Ns
C. 10 Ns
D. 40 Ns
E. 80 Ns
논의
알려진 바에 따르면 :
공의 질량(m) = 0,5 kg
자유낙하하는 공의 높이(h₁ ) = 7,2미터
튀어 오르는 공의 높이(h₂ ) = 3,2미터
지구의 중력 가속도(g) = 10 m/ s²
질문 : 공에 작용하는 충격량은 얼마입니까?
답변 :
충돌 직전 공의 속도(v)o)
자유낙하 공식을 이용하여 충돌 직전 공의 속도를 계산하세요. 높이(h) = 7,2미터, 중력가속도(g) = 10m/s², 그리고 충돌 직전의 최종 속도가 주어 졌을 때, 공식 v² = 2gh를 사용하세요.
v o 2 = 2(10)(7,2) = 144
v o = 2(10)(7,2) = 12 m/s
충돌 전 공의 속도(vo ) 는 -12m/s입니다. 음수 부호는 방향만을 나타냅니다.
충돌 직후 공의 속도(v)t)
수직 상승 운동 공식을 이용하여 충돌 직후 공의 속도를 계산하시오. 높이(h) = 3,2미터, 중력 가속도(g) = -10m/s² , 최고 높이에서의 최종 속도(vt² ) = 0, 그리고 지면에 충돌 직후의 초기 속도를 구해야 하므로, 공식 vt² = v₀² + 2gh를 사용 하시오.
v t 2 = v o 2 + 2 gh
0 = v o 2 + 2 (-10)(3,2)
v o 2 = 64
v o = √64 = 8 m/s
충돌 후 공의 속도(v t )는 8m/s입니다.
공에 작용하는 충격량(I)
충격량은 충격량-운동량 정리 공식을 사용하여 계산됩니다.
충격량(I) = 운동량 변화량(Δp)
I = m (v t – v o ) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 뉴턴초
정답은 C입니다.
2. 질량이 5g인 탁구공이 일정한 높이(g = 10 ms⁻²)에서 자유낙하합니다 . 공이 바닥에 닿을 때 속도는 6 ms⁻¹ 이고 , 바닥에 닿은 직후 4 ms⁻¹의 속도로 위로 튕겨 올라갑니다 . 공에 작용하는 충격량의 크기는 얼마입니까?
A. 0,50 Ns
B. 0,25 Ns
C. 0,10 Ns
D. 0,05 Ns
E. 0,01 Ns
논의
알려진 바에 따르면 :
공의 질량(m) = 5그램 = 0,005kg
공이 바닥에 닿기 직전의 속도(vo ) = -6 m/s
공이 바닥에 닿은 직후의 속도(v t ) = 4 m/s
양의 속도와 음의 속도는 충돌 전 공의 속도 방향 또는 공의 운동 방향이 충돌 후 공의 운동 방향과 반대임을 의미합니다.
질문 : 충동(I)
답변 :
충격량-운동량 정리는 충격량 (I)이 운동량 변화량 (Δp) 과 같다는 것을 나타냅니다 .
I = Δp = mv t – mv o = m (v t – v o )
I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 뉴턴초
정답은 D입니다.
3. 20그램짜리 공을 속도 v₁ = 4 ms⁻¹로 왼쪽으로 던졌습니다 . 벽 에 부딪힌 후, 공은 속도 v₂ = 2 ms⁻¹로 오른쪽으로 튕겨 나갑니다 . 이때 발생 하는 충격량은 얼마입니까?
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
논의
알려진 바에 따르면:
공의 질량(m) = 20그램 = 0,020kg
충돌 전 공의 속도(vo ) = -4m/s (왼쪽 방향)
충돌 후 공의 속도(v t ) = +2 m/s (오른쪽 방향)
v o 에는 v t 와 방향을 구분하기 위해 음수 부호가 붙습니다.
질문: 충동
답변 :
충격량(I) = 운동량 변화량(Δp) = mv t – mv o
충격량(I) = m(v t – v o ) = 0,02(2 – (-4))
충격량(I) = 0,02(2 + 4) = 0,02(6)
충격량(I) = 0,12 뉴턴초.
정답은 B입니다.
4. 100그램짜리 테니스공이 초기 속도 없이 20cm 높이에서 바닥에 떨어졌다. 바닥에 부딪힌 후, 공은 1ms⁻¹의 속도로 튕겨 오르며 ( g = 10ms⁻² ) 가속도 가속도 를 받는다 . 공이 겪은 운동량의 변화량은 얼마인가?
A. 0,1 Ns
B. 0,3 Ns
C. 0,5 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,9 Ns
논의
알려져 있다 :
공의 질량(m) = 100그램 = 0,1kg
높이(h) = 20cm = 0,2미터
중력 가속도(g) = 10 m/s²2
공이 바닥에 닿은 직후의 속도(v)t) = 1 m/s
질문했습니다 : 공의 운동량 변화
자와브 :
충돌 전 공의 속도(v)o)
자유낙하 공식을 이용하여 충돌 직전 공의 속도를 계산하세요. 공의 자유낙하 높이(h)는 0,2미터이고, 중력가속도(g)는 10m/s²입니다.2 그리고 공이 바닥에 닿을 때의 속도를 묻기 때문에 공식이 사용됩니다. v2 = 2 gh
v2 = 2 (10)(0,2) = 4
v = √4 = -2 m/s
공이 바닥에 충돌하기 전의 운동 방향과 충돌 후의 운동 방향이 반대이기 때문에 음수 부호가 붙습니다.
공의 운동량 변화(Δp)
Δp = mvt – mvo = m(v)t - Vo)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 뉴턴초
정답은 B입니다.
질문 출처:
고등학교/직업고등학교 물리 국가시험 문제
