2010년09월02일 14번
[과목 구분 없음] 그림은 지표면에서 물체를 속력 v0 으로 연직 상방으로 던졌을 때 이 물체가 지구 중심으로부터 거리가 2R인 점 P를 지나는 것을 나타낸 것이다. 지표면에서 물체의 운동에너지는 2E0이고, P에서 물체의 만유 인력에 의한 위치 에너지는 -E0이다. 지구 반지름은 R이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구에 의한 만유 인력의 크기가 0인 지점에서 만유 인력에 의한 위치 에너지는 0 이다.) [3점]
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구에 의한 만유 인력의 크기가 0인 지점에서 만유 인력에 의한 위치 에너지는 0 이다.) [3점]
- ① ㄱ
- ② ㄷ
- ③ ㄱ, ㄴ
- ④ ㄴ, ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
문제 해설
보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
물체가 지표면에서 속력 v0으로 연직 상방으로 던져지면, 운동에너지는 모두 위치 에너지로 변환되어 물체는 고도가 최대인 점에서 정지하게 된다. 이 때, 물체의 위치 에너지는 -2E0이다. 이후 물체는 중력에 의해 다시 지표면으로 떨어지면서 위치 에너지가 운동에너지로 변환된다. 이 때, 물체가 지표면에 도달할 때 운동에너지는 2E0이 되며, 이는 물체가 지표면에서 던져질 때의 운동에너지와 같다.
따라서, 물체가 지표면에서 던져질 때의 운동에너지와 지점 P에서의 위치 에너지의 합은 2E0 - E0 = E0이다. 이는 보기에서 "ㄱ"이 옳은 이유이다.
또한, 물체가 지점 P에서의 운동에너지는 0이다. 따라서, 물체의 총 에너지는 위치 에너지인 -E0이다. 이는 보기에서 "ㄴ"이 옳은 이유이다.
물체가 지표면에서 속력 v0으로 연직 상방으로 던져지면, 운동에너지는 모두 위치 에너지로 변환되어 물체는 고도가 최대인 점에서 정지하게 된다. 이 때, 물체의 위치 에너지는 -2E0이다. 이후 물체는 중력에 의해 다시 지표면으로 떨어지면서 위치 에너지가 운동에너지로 변환된다. 이 때, 물체가 지표면에 도달할 때 운동에너지는 2E0이 되며, 이는 물체가 지표면에서 던져질 때의 운동에너지와 같다.
따라서, 물체가 지표면에서 던져질 때의 운동에너지와 지점 P에서의 위치 에너지의 합은 2E0 - E0 = E0이다. 이는 보기에서 "ㄱ"이 옳은 이유이다.
또한, 물체가 지점 P에서의 운동에너지는 0이다. 따라서, 물체의 총 에너지는 위치 에너지인 -E0이다. 이는 보기에서 "ㄴ"이 옳은 이유이다.
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