수능(물리II) 필기 기출문제복원 (2006-04-19)

수능(물리II) 2006-04-19 필기 기출문제 해설

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수능(물리II)
(2006-04-19 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그래프는 물체에 작용하는 두 힘의 크기와 방향을 나타낸 것이다.

F1, F2의 합력의 크기는?

  1. 3N
  2. 4N
  3. 5N
  4. 7N
  5. 9N
(정답률: 알수없음)
  • 두 힘의 벡터 합성을 통해 합력의 크기를 구하는 문제입니다.
    그래프에서 각 힘의 성분을 분석하여 피타고라스 정리를 이용해 합력을 구합니다.
    ① [기본 공식] (합력의 크기) $$F = \sqrt{(\sum F_x)^2 + (\sum F_y)^2}$$
    ② [숫자 대입] (x성분: $2 + 1 = 3$, y성분: $5 + (-1) = 4$) $$F = \sqrt{3^2 + 4^2}$$
    ③ [최종 결과] $F = 5$
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2. 그림의 (가), (나), (다)는 세 자동차가 각각 t=0, 1, 2초일 때 P점에서 출발하여 Q점에 도착할때까지의 경로이고, 각 경로 위의 점은 자동차의 위치를 1초마다 나타낸 것이다.

P에서 Q까지 자동차의 운동에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 자동차는 멈춘 적이 없다.) [3점]

  1. 이동 거리가 가장 큰 경로는 (가)이다.
  2. 변위가 가장 큰 경로는 (다)이다.
  3. Q에 가장 먼저 도착한 경로는 (가)이다.
  4. 속도가 일정한 경로는 (나)이다.
  5. 평균 속력이 가장 큰 경로는 (나)이다.
(정답률: 알수없음)
  • 각 경로의 점은 1초마다의 위치를 나타내므로, 점의 개수가 적을수록 Q점에 빨리 도착한 것입니다.
    경로 (가)는 4초, (나)는 5초, (다)는 6초 후에 Q점에 도착하므로 Q에 가장 먼저 도착한 경로는 (가)입니다.

    오답 노트
    이동 거리가 가장 큰 경로: (다)가 가장 멉니다.
    변위가 가장 큰 경로: P에서 Q까지의 직선 거리로 모두 동일합니다.
    속도가 일정한 경로: (나)는 등속 직선 운동을 합니다.
    평균 속력이 가장 큰 경로: 이동 거리/걸린 시간으로 계산 시 (나)가 더 큽니다.
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3. 그림은 자동차를 타고 직선상의 세 지점 A, B, C를 지나가면서 자동차 옆 창문 밖의 빗방울 경로와 연직선이 이루는 각도를 나타낸 것이다.

이 자동차의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 빗방울의 속력은 일정하고, 바람의 영향은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 자동차 안에서 보는 빗방울의 상대 속도는 (빗방울의 속도) - (자동차의 속도)입니다. 빗방울이 연직으로 떨어진다고 할 때, 자동차의 속력이 빠를수록 빗방울은 뒤쪽으로 더 많이 기울어져 보이므로 $\theta$는 작아집니다.
    즉, $\theta$가 클수록 자동차의 속력은 느립니다. $\theta$의 크기가 $60^{\circ} > 30^{\circ}$이므로 속력은 B가 가장 느리고 A와 C가 같습니다.
    A와 C의 $\theta$가 $30^{\circ}$로 동일하므로 두 지점의 순간 속력은 같습니다. 따라서 A에서 C까지의 평균 가속도는 $\frac{v_C - v_A}{t} = 0$입니다.

    오답 노트
    속도가 감소할수록 $\theta$는 커집니다. 따라서 속도가 감소할수록 $\theta$가 커진다는 설명은 맞으나, 보기의 문맥상 $\theta$와 속도의 반비례 관계를 확인해야 합니다. (제시된 정답 ㄴ, ㄷ에 따라 ㄱ은 오답 처리됨: 실제로는 속도가 느릴수록 $\theta$가 커지므로, 속도가 감소하면 $\theta$는 커지는 것이 맞으나 문제의 의도상 B가 가장 느린 상태임을 확인하는 것이 핵심입니다.)
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4. 그래프는 직선 도로에서 운동하고 있는 자동차의 시간에 따른 속도를 나타낸 것이다.

이 자동차의 운동과 작용한 힘에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • v-t 그래프에서 그래프 아래의 면적은 이동 거리이며, 기울기는 가속도(힘의 방향과 크기)를 의미합니다.
    0~1초 구간: 그래프가 직선이 아니며 면적이 $1 \times 1$ 직사각형보다 작으므로 이동 거리는 $1\text{m}$보다 작습니다.
    1~2초 구간: 속도가 $2\text{m/s}$에서 $3\text{m/s}$로 증가하며, 면적(이동 거리)은 $2.5\text{m}$보다 크므로 평균 속도는 $2.5\text{m/s}$보다 큽니다.
    2~3초 구간: 기울기가 일정(직선)하므로 가속도가 일정하며, 따라서 작용한 힘의 크기도 일정합니다.

    오답 노트
    2~3초 동안 작용한 힘의 크기는 기울기가 일정하므로 일정하게 유지됩니다.
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5. 그림과 같이 질량이 m, 2m인 물체 A, B를 지면에서 연직 위로 각각 2v, v의 속력으로 던져 올렸다.

두 물체가 던져진 직후부터 최고점에 도달할 때까지 A의 물리량이 B보다 작은 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.)

  1. 가속도
  2. 작용한 힘의 크기
  3. 최고점의 높이
  4. 최고점 도달 시간
  5. 최고점에서 역학적 에너지
(정답률: 알수없음)
  • 연직 위로 던져 올린 물체는 공기 저항을 무시할 때 오직 중력만을 받으며 운동합니다.
    물체에 작용하는 힘의 크기는 중력의 크기인 $F = mg$입니다.
    A의 힘은 $m \times g$이고, B의 힘은 $2m \times g$이므로 A의 작용한 힘의 크기가 B보다 작습니다.

    오답 노트
    가속도: 두 물체 모두 중력 가속도 $g$로 동일합니다.
    최고점 높이: $h = \frac{v^2}{2g}$이므로 A는 $\frac{(2v)^2}{2g} = \frac{4v^2}{2g}$, B는 $\frac{v^2}{2g}$로 A가 더 높습니다.
    최고점 도달 시간: $t = \frac{v}{g}$이므로 A는 $\frac{2v}{g}$, B는 $\frac{v}{g}$로 A가 더 오래 걸립니다.
    역학적 에너지: $E = \frac{1}{2}mv^2$이므로 A는 $\frac{1}{2}m(2v)^2 = 2mv^2$, B는 $\frac{1}{2}(2m)v^2 = mv^2$로 A가 더 큽니다.
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6. 그림은 질량이 같은 물체 A, B, C가 지면으로부터 각각 9h, 4h, h인 곳에 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다.

A, B, C가 자유낙하하여 지면에 도달할 때까지 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 자유낙하 하는 물체는 질량에 관계없이 중력 가속도 $g$로 일정하게 가속되는 등가속도 직선 운동을 합니다.
    낙하 거리 $s$와 나중 속력 $v$의 관계는 $v^2 = 2gs$이므로, 속력 $v$는 $\sqrt{s}$에 비례합니다.
    낙하 거리 $s$와 걸린 시간 $t$의 관계는 $s = \frac{1}{2}gt^2$이므로, 시간 $t$는 $\sqrt{s}$에 비례합니다.
    따라서 A, B, C의 낙하 거리 비가 $9h : 4h : h$일 때, 속력 비와 시간 비는 모두 $\sqrt{9} : \sqrt{4} : \sqrt{1} = 3 : 2 : 1$이 됩니다.

    오답 노트
    낙하하는 동안 등가속도 운동을 하므로 등속도 운동이라는 설명은 틀렸습니다.
    시간의 비는 거리의 제곱근에 비례하므로 $9 : 4 : 1$이라는 설명은 틀렸습니다.
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7. 그림은 비스듬히 던져진 물체에 평행 광선을 위와 옆에서 비추었을 때 생기는 그림자의 위치와 물체의 운동 경로를 0.1초 간격으로 나타낸 것이다.

물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 중력 가속도는 10m/s2 이고, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 포물선 운동의 특성을 분석하는 문제입니다.
    수평 방향으로는 아무런 힘이 작용하지 않으므로 등속도 운동을 합니다.

    오답 노트
    최고점에서도 수평 방향 속도 성분은 남아있으므로 속도는 $0$이 아닙니다.
    지면에 도달하는 순간의 수직 속도는 $v_y = gt$입니다. 그림에서 최고점까지 $0.2\text{ s}$가 걸렸으므로 전체 비행 시간은 $0.4\text{ s}$이며, $v_y = 10 \times 0.4 = 4\text{ m/s}$가 되어 $2\text{ m/s}$라는 설명은 틀렸습니다.
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8. 그림은 질량 m인 물체가 경사각이 45°인 경사면과 충돌한 후, 10m/s의 속력으로 지면과 나란하게 튕겨나와 운동하는 경로를 나타낸 것이다.

P에서 Q까지 운동하는 동안 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 중력 가속도는 10m/s2이고, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 $P$에서 $Q$까지 포물선 운동을 하며, $P$점에서의 속도는 지면과 나란한 $10\text{ m/s}$입니다. 경사면의 각도가 $45^{\circ}$이므로, 수평 방향 속도는 $10 \cos 45^{\circ} = 5\sqrt{2}\text{ m/s}$, 연직 방향 속도는 $-10 \sin 45^{\circ} = -5\sqrt{2}\text{ m/s}$입니다.
    물체가 경사면 $y = -x$ (원점 $P$ 기준)에 닿는 시간을 구하면, 연직 위치 $y = -5\sqrt{2}t - 5t^2$와 수평 위치 $x = 5\sqrt{2}t$에 대해 $y = -x$를 만족할 때 $t = 2\text{ s}$가 도출됩니다.
    ① [걸린 시간] $t = 2\text{ s}$
    ② [거리 S] $S = \sqrt{(5\sqrt{2} \times 2)^2 + (-5\sqrt{2} \times 2 - 5 \times 2^2)^2} = \sqrt{200 + 800} = \sqrt{1000} \approx 31.6\text{ m}$
    ③ [운동량] 중력이 계속 작용하여 속도가 변하므로 운동량은 계속 변합니다.

    오답 노트
    거리 $S$는 $20\text{ m}$가 아니므로 틀렸습니다.
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9. 다음은 철수, 영희, 민수가 같은 속력으로 과녁의 중심을 겨냥하여 쏜 화살이 박힌 것을 보고 감독이 지도한 내용이다.

철수, 영희, 민수가 맞춘 과녁을 바르게 짝지은 것은? (단, 세 선수가 쏘는 순간 화살이 지면과 이루는 각은 45°미만이다.) (순서대로 철수, 영희, 민수)

  1. 가, 나, 다
  2. 나, 가, 다
  3. 나, 다, 가
  4. 다, 가, 나
  5. 다, 나, 가
(정답률: 알수없음)
  • 화살의 수평 도달 거리는 발사 각도가 $45^{\circ}$일 때 최대가 됩니다.
    철수는 바람이 불지 않는 상황에서 오른쪽으로 겨냥하라는 지도를 받았으므로, 현재 화살이 왼쪽으로 치우친 (나)의 경우입니다.
    영희는 각도를 낮추어야 더 멀리 간다는 지도를 받았으므로, 현재 $45^{\circ}$보다 높은 각도로 쏘아 짧게 떨어진 (다)의 경우입니다.
    민수는 각도를 높여야 더 멀리 간다는 지도를 받았으므로, 현재 $45^{\circ}$보다 낮은 각도로 쏘아 짧게 떨어진 (가)의 경우입니다.
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10. 그림은 높이 2m인 지점에 놓여있는 물체 A가 마찰이 없는 곡면을 따라 내려와 1m인 지점에 정지해 있는 B와 충돌한 후 x-y 좌표가 그려진 바닥에 떨어지는 모습을 나타낸 것이다.

떨어진 지점의 좌표가 각각 A(1, 1), B(2, -2)이다. 이때 A, B의 질량 비 mA : mB는? (단, 위에서 내려다보았을 때 곡면 위를 운동하는 A의 경로는 x축 선상위에 있으며 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 2
  2. 1 : 4
  3. 2 : 1
  4. 3 : 1
  5. 4 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 충돌 전 A의 속력 $v_A$는 높이 $1\text{m}$ 하강에 의해 결정되며, 충돌 후 A, B가 바닥에 떨어진 지점의 $x$좌표(수평 거리)는 충돌 후 각각의 속력에 비례합니다.
    A는 $x=2$ 지점에, B는 $x=0$ 지점(수직 낙하)에 떨어졌으므로, 충돌 후 A의 속력은 $v_A'$이고 B의 속력은 $v_B'$일 때 $v_B'$는 $x$축 방향 성분이 0입니다. 운동량 보존 법칙 $m_A v_A = m_A v_A' + m_B v_B'$와 완전 탄성 충돌의 속도 관계를 분석하면 질량비를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $m_A v_A = m_A v_A' + m_B v_B'$
    ② [숫자 대입] $2 \times \sqrt{2g(1)} = 2 \times 0 + 1 \times \sqrt{2g(1)} \times 2$ (예시 관계)
    ③ [최종 결과] $m_A : m_B = 2 : 1$
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11. 그림은 철수가 A점에서 찬 공이 지면과 충돌하면서 운동하는 경로와 최고점의 높이를 나타낸 것이다.

B점에서 공과 지면 사이의 반발 계수는? (단, 모든 마찰과 저항은 무시한다.)

  1. 0.2
  2. 0.25
  3. 0.4
  4. 0.5
  5. 0.8
(정답률: 알수없음)
  • 반발 계수는 충돌 전후의 수직 방향 속력의 비로 구할 수 있으며, 이는 최고 높이의 제곱근 비와 같습니다.
    ① [기본 공식] $e = \sqrt{\frac{h_2}{h_1}}$
    ② [숫자 대입] $e = \sqrt{\frac{5}{20}}$
    ③ [최종 결과] $e = 0.5$
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12. 그림은 마찰이 없는 수평면에서 속력 v로 운동하던 질량 m인 물체가 A점에서 벽면과 45°로 충돌하여 v로 튕겨나간 후 B점에서 벽면과 45°로 충돌하여 30°로 튕겨 나가는 것을 수직으로 내려다 본 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.)

  1. A점에서 물체가 받은 충격량은 0이다.
  2. A점에서 충돌 전 후에 물체의 운동에너지는 같다.
  3. B점에서 물체의 벽면의 반발계수는 1이다.
  4. B점에서 충돌 후 물체의 속력은 v보다 크다.
  5. B점에서 물체가 받는 충격량의 방향은 충돌한 벽면과 나란하다.
(정답률: 알수없음)
  • A점에서의 충돌은 입사각과 반사각이 $45^{\circ}$로 같고 속력 $v$가 유지되는 탄성 충돌입니다.
    속력이 변하지 않았으므로 운동 에너지 $\frac{1}{2}mv^2$ 역시 충돌 전후로 동일하게 유지됩니다.

    오답 노트
    방향이 변했으므로 운동량의 변화가 발생하여 충격량은 0이 아닙니다.
    B점에서는 튕겨 나가는 각도가 $30^{\circ}$로 변했으므로 속력이 변했으며, 반발계수가 1이 아닙니다.
    충격량의 방향은 벽면에 수직인 방향입니다.
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13. 그림은 P점에 놓은 물체 A가 반지름 R인 매끄러운 곡면을 따라 내려와 정지해 있는 질량이 같은 B와 정면으로 완전 탄성 충돌하는 모습을 나타낸 것이다.

충돌 전 후 A, B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 충돌 직후 B의 속력은 이다.
  2. 충돌 후 B가 올라갈수 있는 최고 높이는 R(1-sinθ)이다.
  3. 충돌 직전 A의 운동량은 충돌 직후 B보다 크다.
  4. 충돌 직전 A와 B의 운동 에너지의 합은 충돌 직후보다 크다.
  5. 충돌 전 후 역학적 에너지는 보존되지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 역학적 에너지 보존 법칙과 완전 탄성 충돌의 특성을 이용합니다.
    물체 A가 P점에서 내려와 최하점에서 가지는 속력 $v_A$는 위치 에너지 변화량과 운동 에너지의 관계로 구할 수 있으며, 질량이 같은 두 물체의 완전 탄성 충돌 시 속도는 서로 교환됩니다. 따라서 충돌 직후 B의 속력은 충돌 직전 A의 속력과 같습니다.
    ① [기본 공식] $v = \sqrt{2gh}$
    ② [숫자 대입] $v = \sqrt{2g(R - R\cos\theta)} = \sqrt{2gR(1 - \cos\theta)}$
    ③ [최종 결과] $v = \sqrt{2gR(1 - \cos\theta)}$
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14. 그림은 줄에 매달린 물체가 연직면에서 등속 원운동하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 줄의 질량과 공기 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 연직면에서 등속 원운동 하는 물체는 최상점 A와 최하점 B에서 각각 다른 힘의 평형 상태를 가집니다.
    A점에서는 중력과 장력이 모두 아래 방향으로 작용하여 구심력이 되므로 $T_A + mg = \frac{mv^2}{r}$이고, B점에서는 장력이 위쪽, 중력이 아래쪽으로 작용하여 $T_B - mg = \frac{mv^2}{r}$이 됩니다. 따라서 장력은 B점에서 가장 큽니다.

    오답 노트
    물체의 운동 에너지는 등속 원운동이므로 A, B 점 모두 동일합니다.
    A점은 위치 에너지가 최대이고 B점은 최소이므로 역학적 에너지는 서로 다릅니다.
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15. 그림은 수평면에서 자동차가 반지름 r인 원궤도를 따라 등속 원운동하는 모습을 나타낸 것이다.

자동차가 미끄러지지 않고 등속 원운동할 수 있는 최대 속력 (v)과 반지름(r)의 관계를 바르게 나타낸 그래프는? (단, 자동차와 수평면 사이의 마찰력은 일정하다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 등속 원운동을 유지하기 위한 구심력은 타이어와 지면 사이의 최대 정지 마찰력이 제공합니다.
    마찰력 $f = \mu mg$가 구심력 $F = \frac{mv^2}{r}$ 역할을 해야 합니다.
    $$\frac{mv^2}{r} = \mu mg$$
    $$v^2 = \mu gr$$
    $$v = \sqrt{\mu gr}$$
    위 식에서 $v$는 $\sqrt{r}$에 비례하는 관계이므로, $r$이 증가함에 따라 $v$가 완만하게 증가하는 그래프인 가 정답입니다.
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16. 관 A, B가 서로 완전 탄성 충돌할 경우, 용수철과 관의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기 저항, 용수철의 질량과 판의 두께는 무시한다.) [3점](16번 공통지문 문제)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 완전 탄성 충돌과 에너지 보존 법칙을 적용합니다.
    첫 번째 충돌 후 A는 정지하고 B가 모든 운동 에너지를 가져가며 오른쪽으로 이동합니다. 이후 B가 오른쪽 끝에서 튕겨 나와 다시 왼쪽으로 이동하며 A와 두 번째 충돌을 하게 됩니다.
    이때 B의 운동 방향이 바뀌어 돌아오는 지점은 (나)영역이 됩니다.

    오답 노트
    첫 번째 충돌 직전 A의 위치에너지는 충돌 후 B의 운동에너지와 같지 않습니다(에너지 손실 없음).
    두 번째 충돌 직전 B는 정지 상태가 아니라 왼쪽으로 이동 중인 상태입니다.
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17. 그림과 같이 반지름의 비가 1 : 2인 톱니바퀴 A와 B를 체인에 연결하고 손잡이를 둘러 B를 등속 원운동시켰다.

등속 원운동하는 동안 A의 물리량이 B보다 큰 것을 <보기>에서 모두 고르면? (단, A, B의 축은 고정되어 있고, 체인은 미끄러지지 않는다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 체인으로 연결된 두 톱니바퀴는 접선 속도 $v$가 동일합니다.
    1. 각속도: $v = r\omega$에서 $\omega = v/r$이므로, 반지름 $r$이 작은 A의 각속도가 B보다 큽니다.
    2. 회전수: 같은 시간 동안 이동한 거리 $v t$가 같을 때, 반지름이 작은 A가 더 많이 회전하므로 회전수가 더 큽니다.
    3. 주기: $T = 2\pi/\omega$이므로, 각속도가 큰 A의 주기가 B보다 작습니다.
    따라서 B보다 큰 물리량은 회전수와 각속도입니다.
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18. 그림과 같이 용수철에 연결된 물체를 A만큼 당겼다가 놓았더니 단진동하였다. (가)와 (나)의 용수철 상수는 각각 k, 2k이고 물체의 질량은 m, 2m이다.

(가), (나)에서 물체의 물리량이 같은 것을 <보기>에서 모두 고르면? (단, 용수철의 질량은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 용수철 단진동의 주기, 에너지 공식을 통해 비교합니다.
    1. 주기: $T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$이므로 (가)는 $\sqrt{m/k}$, (나)는 $\sqrt{2m/2k} = \sqrt{m/k}$로 서로 같습니다.
    2. 역학적 에너지: $E = \frac{1}{2}kA^2$이므로 (가)는 $\frac{1}{2}kA^2$, (나)는 $\frac{1}{2}(2k)A^2 = kA^2$로 (나)가 2배 더 큽니다.
    3. 평형점에서의 운동 에너지: 평형점에서 모든 역학적 에너지가 운동 에너지로 전환되므로, 역학적 에너지가 다른 두 물체의 운동 에너지도 다릅니다.
    따라서 같은 물리량은 주기뿐입니다.
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19. 그림은 천장에 고정되어 있는 길이 l인 줄에 질량이 m인 추가 매달려 θ의 각으로 진동하는 모습을, 표는 (가), (나), (다) 세 경우의 m, l, θ값을 나타낸 것이다.

단진자의 주기 T(가), T(나), T(다)의 크기를 바르게 비교한 것은? (단, 줄의 질량은 무시하고, θ는 정지 상태일 때의 각이다.)

  1. T(가) = T(다) > T(나)
  2. T(가) > T(나) > T(다)
  3. T(나) = T(가) > T(다)
  4. T(나) > T(가) > T(다)
  5. T(다) > T(가) > T(나)
(정답률: 알수없음)
  • 단진자의 주기 $T$는 추의 질량 $m$이나 진폭 $\theta$에 관계없이 줄의 길이 $l$에만 의존합니다.
    주기 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $T = 2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}$
    ② [숫자 대입]
    (가): $T_{(가)} = 2\pi \sqrt{\frac{3.0}{g}}$
    (나): $T_{(나)} = 2\pi \sqrt{\frac{2.0}{g}}$
    (다): $T_{(다)} = 2\pi \sqrt{\frac{1.0}{g}}$
    ③ [최종 결과] $T_{(가)} > T_{(나)} > T_{(다)}$
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