충돌 관련 질문 8가지 예시
완전 탄성 충돌
1. 두 물체 A(3kg)와 B(5kg)가 각각 8m/ s 와 4m/ s 의 속도로 같은 방향으로 움직입니다 . 만약 물체 A가 완전 탄성 충돌을 한다면, 충돌 후 각 물체의 속도는 얼마일까요?
A. 3ms –1 및 7ms –1
B. 6ms –1 및 10ms –1
C. 4,25ms –1 및 10ms –1
D. 5,5ms –1 및 5,5ms –1
예: 8ms –1 및 4ms –1
논의
알려진 바에 따르면:
물체 A의 질량 (m₁ ) = 3kg
물체 B의 질량 (m² ) = 5 kg
물체 A의 속도(v₁ ) = 8ms⁻¹
물체 B의 속도(v₂ ) = 4ms⁻¹
완전 탄성 충돌
질문: v 1 과 v 2
답변 :
탄성 충돌하는 두 물체의 질량이 다르고 충돌 후 두 물체의 속도를 알 수 없는 경우, 충돌 후 속도는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
두 물체가 같은 방향으로 움직이면 속도는 모두 양수입니다. 두 물체가 반대 방향으로 움직이면 한 물체의 속도는 양수이고 다른 물체의 속도는 음수입니다.
따라서 충돌 후 물체 A의 속도(v₁ ' )는 3m/s이고, 충돌 후 물체 B의 속도( v₂ ')는 7m/s입니다.
정답은 A입니다.
2. 운동량 P를 가진 공이 벽에 부딪혀 튕겨 나갑니다. 충돌은 완전 탄성 충돌이며 방향은 벽에 수직입니다. 공의 운동량 변화량은 얼마입니까?
A. 제로
B. p/4
C. p/4
디피
E. 2P
논의
알려진 바에 따르면:
공의 질량 = m
충돌 전 공의 속도 = v
충돌 후 공의 속도 = -v (공이 왼쪽으로 튕겨 나감)
충돌 전 공의 운동량(p o ) = mv
충돌 후 공의 운동량 (p t ) = m (-v) = – mv
질문: 공의 운동량 변화량은 얼마나 큽니까?
답변 :
모멘텀의 변화:
Δp = p t – p o
Δp = – mv – mv
Δp = – 2 mv
Δp = -2p
공의 운동량 변화량의 크기는 2π입니다. 음수 부호는 방향을 나타냅니다.
정답은 E입니다.
3. 질량이 같은 두 물체 A와 B가 서로 스쳐 지나간다. A는 동쪽으로, B는 서쪽으로 각각 속도 V와 2V로 움직인다. 만약 두 물체가 완전 탄성 충돌을 한다면, 충돌 직후에는 어떤 일이 일어날까?
A. V A = 서쪽 방향 V, V B = 동쪽 방향 V
B. V A = 서쪽으로 2V, V B = 동쪽으로 2V
C. V A = 서쪽으로 2V, V B = 동쪽으로 V
D. V A = 서쪽 방향 V, V B = 동쪽 방향 2V
E. V A = 동쪽으로 2V, V B = 서쪽으로 V
논의
알려진 바에 따르면:
두 물체의 질량은 같습니다.
A는 속도 V로 동쪽으로 이동합니다.
B는 2V의 속도로 서쪽으로 이동합니다.
질문: 충돌 후 A와 B의 속도는 얼마입니까?
답변 :
두 물체의 질량이 같고 충돌이 완전 탄성 충돌이라면, 두 물체는 충돌 후 속도를 서로 교환합니다.
따라서 충돌 후 A는 2V의 속도로 서쪽으로 이동하고 B는 V의 속도로 동쪽으로 이동합니다.
정답은 C입니다.
부분탄성 충돌
4. 그림과 같이 질량이 같은 두 물체가 서로를 향해 직선으로 움직입니다!
만약 v 2 '가 5 ms –1 의 속도로 오른쪽으로 충돌한 후 물체(2)의 속도라면 , 충돌 후 속도 v 1 ' (1)의 크기는…..
A. 7ms −1
B. 9ms⁻²
C. 13ms −1
D. 15 ms −1
예 : 17ms⁻²
논의
알려진 바에 따르면:
두 물체의 질량은 동일합니다 = m
충돌 전 물체 1의 속도(v₁ ) = 8m/s
충돌 전 물체 2의 속도(v₂ ) = 10m/s
충돌 후 물체 2의 속도(v2 ' ) = 5m/s
질문: 충돌 후 물체 1의 속도(v₁ ' ) 는 얼마입니까?
답변 :
이것은 불완전한 탄성 충돌입니다. v₁ ' 는 운동량 보존 법칙을 사용하여 계산됩니다.
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
m( v1 + v2 ) = m( v1 ' + v2 ')
v 1 + v 2 = v 1 ' + v 2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v 1 ' = 13 m/s
정답은 C입니다.
비탄성 충돌
5. 10그램의 총알이 100m/s의 속도로 정지 해 있는 나무 블록에 충돌하여 박혔습니다. 나무 블록의 질량이 490그램일 때, 충돌 직후 나무 블록과 총알의 속도는 얼마입니까?
A. 1,0ms⁻¹
B. 2,0ms -1
C. 2,5ms -1
D. 4,0ms -1
E. 5,0ms -1
논의
알려진 바에 따르면:
총알의 질량(m1 ) = 10그램
총알 속도(v₁ ) = 100ms⁻¹
블록의 질량(m² ) = 490그램
블록 속도(v₂ ) = 0 m/s (블록이 정지 상태)
질문: 충돌 직후 나무 블록과 총알의 속도는 얼마입니까?
답변 :
총알이 움직이지 않는 나무 블록에 맞아 박혔으므로 이는 비탄성 충돌입니다. 비탄성 충돌 공식은 다음과 같습니다.
충돌 전 운동량 = 충돌 후 운동량
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) v'
1000 + 0 = 500 v'
1000 = 500 v'
v' = 1000 / 500
v' = 2 m/s = 2 ms⁻¹
정답은 B입니다.
6. 시속 10m/ s 로 주행하던 트럭이 시속 20m/ s 로 주행하던 승용차와 충돌했습니다 . 충돌 후 두 차량은 서로 부딪혔습니다. 트럭의 질량이 1400kg이고 승용차의 질량이 600kg일 때, 충돌 후 두 차량의 속도는 얼마입니까?
A. 6ms –1
B. 9ms –1
C. 11ms –1
D. 13ms –1
E. 17ms –1
논의
충돌 후 두 차량은 서로 붙어버렸고, 그 결과 비탄성 충돌이 발생했습니다.
알려진 바에 따르면:
트럭 속도(v₁ ) = 10m/s
자동차 속도(v₂ ) = 20m/s
트럭 질량 (m 1 ) = 1400 kg
자동차의 질량(m² ) = 600kg
질문: 충돌 후 두 차량의 속도는 얼마입니까(v)?
답변 :
비탄성 충돌 공식:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600)v
26000 = 2000 v
v = 13m/s
정답은 D입니다.
7. 수평 방향 으로 10m/s의 속도로 움직이는 20g짜리 총알이 바닥에 정지해 있는 60g짜리 블록에 부딪혔습니다. 만약 총알이 블록 안에 박혔다면, 블록의 현재 속도는 얼마입니까?
A. 1,0ms -1
B. 1,5ms -1
C. 2,0ms -1
D. 2,5ms -1
예: 3,0ms -1
논의
알려진 바에 따르면 :
총알의 질량(m P ) = 20그램 = 0,02kg
블록 질량(m B ) = 60그램 = 0,06kg
총알의 초기 속도(vP ) = 10m/s
블록의 초기 속도(vB ) = 0
질문 : 충돌 후 총알과 블록의 속도(v')는 얼마입니까?
답변 :
충돌 후 두 물체가 서로 붙어 있을 경우 운동량 보존 법칙 의 공식은 다음과 같습니다 .
m P v P + m B v B = (m P + m B ) v'
(0,02)(10) + (0,06)(0) = (0,02 + 0,06) v'
0,2 + 0 = 0,08 v'
0,2 = 0,08 v'
v' = 0,2 / 0,08
v' = 2,5 m/s
정답은 D입니다.
8. 각각 무게가 1,5kg인 두 개의 수레 A와 B가 그림과 같이 서로를 향해 vA = 4ms⁻¹ 및 vB = 5ms⁻¹의 속도로 움직이고 있습니다 . 두 수레 가 비탄성 충돌 을 한다면, 충돌 후 두 수레의 속도는 얼마입니까?
A. 4,5ms-1 오른쪽
B. 4,5ms -1 왼쪽
C. 1,0ms -1 왼쪽
D. 0,5ms -1 왼쪽
E. 0,5ms -1 오른쪽
논의
알려진 바에 따르면:
트롤리 A의 질량 (m A ) = 1,5 kg
트롤리 B의 질량(mB ) = 1,5kg
충돌 전 트롤리 A의 속도(vA ) = 4m/s (오른쪽 방향을 양의 값으로 간주)
충돌 전 트롤리 B의 속도(vB ) = -5m/s (왼쪽 방향으로 음수)
질문: 충돌이 비탄성 충돌일 경우, 충돌 후 두 트롤리의 속도를 구하시오.
답변 :
운동량 보존 법칙:
m A v A + m B v B = (m A + m B ) v'
(1,5)(4) + (1,5)(-5) = (1,5 + 1,5) v'
6 – 7,5 = (3) v'
-1,5 = (3) v'
v' = -1,5 / 3
v' = -0,5 m/s
음수 부호는 충돌 후 두 물체 모두 왼쪽, 즉 B 트롤리와 같은 방향으로 움직인다는 것을 의미합니다. 이는 B 트롤리의 운동량이 A 트롤리의 운동량보다 크기 때문에 타당합니다.
질문 출처:
고등학교/직업고등학교 물리 국가시험 문제
