Ch2 여러가지 힘 Lesson 1 연습문제 4회

1~3 용수철에 매단 추의 개수를 증가시키면서 용수철의 전체 길이를 측정하였더니 다음 표과 같았다.

 

추의 개수(개)	0	1	2	3	4
전체 길이(cm)	10	12	14	16	18

 

다음 물음에 답하여라.

 

1. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 추 5개를 매달았을 때 요수철의 전체 길이는 28cm 가 된다.

ㄴ. 매단 추의 개수가 증가할수록 추에 작용하는 탄성력의 크기는 증가한다.

ㄷ. 달에 가서 같은 실험을 하면 용수철이 늘어나는 길이가 지구에서보다 줄어든다.

 

2. 이 실험에 사용한 추 1개의 무게가 10N 이라면 무게가 55N인 물체를 매달았을 때 용수철의 전체 길이는 몇 cm 인가?

 

3. 이 용수철에 무게가 10N인 추 7개를 매달았을 때 추가 정지해 있었다면, 이때 용수철이 추에 작용하는 탄성력의 크기는 몇 N인가?

 

4. 그림은 질량이 같은 물체 A, B, C와 질량이 이들보다 2배인 물체 D가 지표면 근처에 있는 모습이다. 물체 B, C, D는 지구 중심으로부터 같은 거리의 지표면에 있고 A는 지표면에서 일정 거리만큼 떨어져 있다.

 

물체 A~D에 작용하는 중력의 크기를 비교하라.

 

5. 아래 그림은 로켓이 연료를 분출하며 지구에서 발사되어 우주로 나아가고 있는 모습을 나타낸 것이다. 지표면에서 출발하여 우주로 나가는 동안 로켓의 전체 질량과 무게 변화를 설명하고, 그렇게 생각한 까닭을 설명하시오.

1. ㄴ, ㄷ

용수철에 매단 추의 개수가 증가한다는 것은 용수철에 작용하는 중력의 크기가 커졌다는점을 의미합니다. 따라서 용수철에 작용하는 힘의 크기에 비례하여 용수철의 탄성력도 증가하게 됩니다. 달은 지구보다 중력이 작은 천체이므로 용수철이 늘어나는 길이는 지구에서보다 죽어들게 됩니다. 

오답공부

추 1개당 추의 길이가 2cm씩 늘어나므로 추 5개를 매달았다면 용수철이 늘어난 길이는 10cm가 될 것입니다. 그리고 추가 0개일때의 길이가 용수철의 원래 길이이므로 10cm + 10cm=20cm가 용수철의 전체 길이 입니다.

2. 21cm

추의 무게가 10N이라면 10N당 2cm씩 늘어난게 되므로 55N이라면 2X5.5가 되어서 늘어난 길이가 11cm 입니다. 1번 문제에서 용수철의 원래 길이가 10cm이므로 전체 용수철의 길이는 21cm 입니다.

3. 70N

용수철에 작용하는 힘과 용수철의 탄성력은 크기가 같고 방향은 반대이므로 10N 추 7개가 있으면 총 용수철에 작용하는 중력은 70N 이므로 용수철의 탄성력도 마찬가지로 70N이라 할 수 있습니다.

4. D>B=C>A

일단 같은 질량인 A, B, C를 비교해 보면, 물체 A는 거리가 멀리 떨어져 있으므로 A에 작용하는 중력의 크기는 가장 작고, B와 C의 중력의 크기는 같습니다. 따라서 A<B=C 의 관계가 성립합니다. 또한 같은 거리에 있는 B, C, D에 작용하는 중력의 크기를 비교해보면 D가 두배의 질량을 가지고 있으므로 D에 작용하는 중력의 크기가 가장 큽니다. 따라서 B=C<D 입니다. 이 두가지 결과를 합쳐보면 다음과 같은 중력크기의 비교가 가능합니다.

D>B=C>A

5. 

로켓이 연료를 계속해서 분출하기 때문에 로켓의 질량은 감소합니다. 또한 지구 중심에서도 멀어집니다. 따라서 로켓의 무게도 같이 줄어듭니다. 

연료 분출로 인한 질량의 감소와 또한 지구중심에서의 거리가 증가해서 중력도 감소함을 같이 잘 적어두시면 좋습니다.