2021년05월15일 86번
[기계제작법 및 기계동력학] 질량 m은 탄성스프링으로 지지되어 있으며 그림과 같이 x = 0 일 때 자유낙하를 시작한다. x = 0 일 때 스프링의 변형량은 0 이며, 탄성스프링의 질량은 무시하고 스프링상수는 k이다. 질량 m의 속도가 최대가 될 때 탄성스프링의 변형량(x)은?
- ① 0
-
②
-
③
-
④
(정답률: 34%)
문제 해설
스프링과 질량 m은 중력에 의해 아래로 작용하고, 스프링은 탄성력에 의해 위로 작용한다. 따라서, 스프링의 변형량 x는 중력과 탄성력이 균형을 이룰 때 최대가 된다. 중력과 탄성력이 균형을 이루기 위해서는 스프링의 변형량 x와 m의 위치 y 사이의 거리가 최소가 되어야 한다. 이 거리는 x + y 이므로, x + y가 최소가 되는 경우가 최대 변형량이 된다. y는 중력에 의해 결정되므로, x + y가 최소가 되려면 x가 최대가 되어야 한다. 따라서, 최대 속도에 도달할 때 스프링의 변형량은 이다.
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