그림처럼 같은 질량의 고리와 물체가 줄로 연결되어 있다. 줄이 팽팽한 상태에서 물체가 떨어지기 시작한다. 물체가 가장 아래에 내려왔을 때 줄의 장력은 $mg$의 몇 배일까?
1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
더보기
외력은 수직방향의 힘 밖에 없으므로 질량중심은 수직운동만 한다. 그리고 가장 아래에 내려왔을 때 두 물체의 속도는 크기는 같고 ($v$) 방향(수평방향)은 반대이다). 이 순간 고리에 작용하는 알짜힘은 0이어서 가속도가 0이므로 고리와 같이 움직이는 좌표계에서 보면 줄에 매달린 물체는 왼쪽으로 $2v$의 속력으로 순간적인 원운동을 한다. 역학적 에너지 보존을 쓰면 $ v^2 =gL$임을 알 수 있고, 물체의 원운동식을 쓰면
$$ T-mg = m \frac{(2v)^2 }{L} ~~\text{고리 좌표계} \quad \therefore ~ T = 5mg$$
728x90
'Physics > 역학' 카테고리의 다른 글
| 훌라후프의 운동에너지는? (0) | 2022.02.11 |
|---|---|
| 얼마나 회전한 것인가? (0) | 2022.02.11 |
| 배가 이동한 거리는? (0) | 2022.02.10 |
| 물체가 언덕에서 떨어지는 각은? (0) | 2022.02.09 |
| 사다리를 오르는 동안 사람이 사용한 에너지는? (0) | 2022.02.08 |
