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입학사정관제의 존폐 여부?
~2013-06-30 (결과 보기)

당기기

역학 조회 수 1301 추천 수 11 2010.05.15 10:14:47

아래 그림에서 a의 경우와 b의 경우 모두 10kg의  순힘에 의해 벽돌 A가 탁자를 가로질러 도르래 쪽으로 가속된다. 마찰은 무시한다.


mp14.jpg


  A 벽돌의 가속도는?


    a) a 경우가 더 크다.    b) b 경우가 더 크다.    c) 두 경우 다 같다.




해 답 : 당기기


답은 b) 경우가 더 크다이다. 이것은 줄에 걸리는 장력이 서로 다르기 때문이다.   손으로 잡아 당겨서 생기는 줄의 장력은 b의 경우 10kg이며 이때 물론 A벽돌은 가속도를 갖는다. 그러나 a의 경우 10kg짜리 무게에 의해 생긴 줄의 장력은 10kg보다 작다. 어째서 일까?


만일 장력이 꼭 10kg이라면 도르래에 매단 벽돌은 아래쪽으로 가속도를 갖지 못하고 평형상태에 놓이게 된다. 만일 A벽돌이 B벽돌보다 엄청나게 무겁다면 그래서 움직이기 어렵다면, 그 때 줄에 걸리는 장력은 꽉찬 10kg에 가까워질 것이다. 또한 A벽돌이 깃털만큼 가볍다면 장력은 매우 작게 된다. 즉, 줄은 느슨해지고 B벽돌은 거의 자유낙하하는 상태가 된다. 장력은 0과 10kg사이의 값으로 실제로 5kg이다. 그래서 A벽돌은 B벽돌의 무게로 당겨질 때의 가속도의 절반의 비율로 속도가 증가한다.


다른 방법으로도 볼 수 있다. 양쪽 다 10kg의 힘이 작용하지만, a의 경우 두 배의 질량이 가속된다. 즉 한 개의 10kg짜리 벽돌의 무게가 10kg짜리 벽돌 두 개의 질량을 가속시키는 것이다. 그래서 가속도는 당연히 한 개의 10kg짜리 벽돌의 질량만이 관계된 경우에 비해  그 1/2의 비율로 증가한다. 또 한가지, b의 경우 10kg의 힘이 10kg짜리 질량에 작용한다. 이것은 가속도가 자유낙하운동 때처럼 9.8m/s2의 값을 가져야 한다는 것을 의미한다.  


결론적으로 A벽돌은 10kg의 힘을 가하는 손으로 당길 때 탁자를 가로질러 9.8m/s2의 가속도로 움직이며, 10kg의 무게를 매달아 당기면 그 절반 값인 4.9m/s2의 가속도로 운동한다. 이 두 가지 경우는 같지 않다.

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