구심력 관련 문제 4가지 예시
1. 질량이 200그램인 물체가 가벼운 줄에 묶여 다음 그림과 같이 5 rad s⁻¹의 일정한 각속도 로 수평 방향으로 회전하고 있습니다 . 줄의 길이가 l = 60 cm일 때, 물체에 작용하는 구심력의 크기는 얼마입니까?
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
동 30 북
논의
알려진 바에 따르면:
물체의 질량(m) = 200그램 = 200/1000kg = 2/10kg = 0,2kg
각속도(ω) = 5 라디안/초
줄의 길이 = 원형 경로의 반지름(r) = 60cm = 60/100m = 0,6m
질문: 물체에 작용하는 구심력의 크기는 얼마입니까?
답변 :
구심력은 물체가 구심 가속도를 경험하게 하는 합력입니다. 구심력의 공식은 다음과 같습니다.
∑ F = ma s
∑ F = mv 2 /r = m ω 2 r
설명: ∑ F = 구심력, m = 물체의 질량, v = 접선 속도, ω = 각속도, r = 원형 궤도의 반지름.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 뉴턴
정답은 C입니다.
2. 한 학생이 줄 끝에 돌을 매달아 돌립니다. 돌은 위 그림과 같이 수평으로 회전합니다. 돌의 회전 속도가 두 배가 되면 구심력은 어떻게 될까요?
A. 원본의 6배
B. 다시 두 번
C. 다시 한 번
D. 다시 두 번
E. 원본의 2배
논의
알려진 바에 따르면:
돌의 질량 = m
돌의 속도 = v
줄의 길이 = 반지름 = r
질문: 속도가 두 배가 되면 구심력은 어떻게 될까요?
답변 :
속도가 두 배가 되면 구심력은 다음과 같이 됩니다.
구심력은 원래의 4배가 됩니다.
정답은 C입니다.
3. 평평한 도로의 곡선 구간은 자동차가 최대 속도 10 m/s로 주행할 수 있도록 설계되었습니다 . 타이어와 도로 사이의 마찰 계수는 0,5이고, 도로의 곡률 반경은 R m입니다. 이때 R의 값은 얼마입니까? (g = 10 m/ s² )
A. 7,5미터
B. 8,0미터
약 10미터
D. 15미터
동쪽으로 20미터
논의
알려진 바에 따르면:
속도(v) = 10 m/s
타이어와 도로 사이의 마찰 계수(μs ) = 0,5
중력 가속도(g) = 10 m/ s²
질문: 도로의 곡률 반경(R 미터)
답변 :
자동차가 회전할 때 작용하는 유일한 수평 방향의 합력은 정지 마찰력 입니다 . 정지 마찰력의 공식은 다음과 같습니다.
4. 아래 그림과 같이 자동차가 도로의 굽은 구간인 M 지점을 주행하고 있습니다.
바퀴와 노면 사이의 정지 마찰 계수는 0,4입니다(중력 가속도 10 m/s² ) . 차량이 트랙을 이탈하는 것을 방지하기 위해 허용되는 최대 속도는…
A. √10밀리초-1
B. 2√10ms⁻¹
C. 4√10ms⁻¹
D. 5√10ms - 1
예 : 6√10ms⁻¹
논의
알려진 바에 따르면:
정지 마찰 계수(μs ) = 0,4
중력 가속도(g) = 10 m/ s²
곡률 반경(R) = 40미터
질문: 최고 속도(v)
답변 :
설명 :
ΣF = 구심력 = 합력 = 총 힘, m = 물체의 질량, a s = 구심 가속도, v = 선속도, R = 곡률 반경
구심력
구심력은 원형 경로의 중심을 향하는 합력입니다. 자동차가 원형 궤도를 따라 움직일 때, 중심을 향하는 유일한 힘은 정지 마찰력이므로, 정지 마찰력은 구심력의 일종입니다.
정지 마찰력 공식:
설명 :
μs = 정지 마찰 계수, w = 물체의 무게, m = 물체의 질량, g = 중력 가속도.
최대 속도(v)를 계산하세요.
정답은 C입니다.
질문 출처:
고등학교/직업고등학교 물리 국가시험 문제
