2014 중학생 물리대회 역학

게시글 주소: https://orbi.kr/00037752407

사실, 중딩물리문제라고 절대 무시하면 안된다. 중딩문제를 보면, 뭔가 창의성이라는게 보인다. 수능 물리는 너무 딱딱하고, 지루한 패턴이면, 중딩 물리의 창의성의 경우는,

수능 물리의 경우는 여기서. 도르래가 시계방향으로 등가속도 운동하면서, A와 B의 물체가 동시에 같은 높이 있때, 그 순간에, A물체가 위로 향하는 속력을 물어보는 거는 수능 물리의 딱딱한 스타일이고, 중딩 물리의 경우는 그 순간 줄을 끊어버린다. 줄을 끊어 버리고 그 이후의 상황을 물어보는게 약간 웃긴 상황이다.

2018 수능 17번의 아이디어로 일단 A물체가 B와 동시에 높이가 같을때의 A의 속력을 이문제와 관련 없이 구해보면, 우선,

각물체 A와 B에 대한 힘의 분석을 한다. 알다시피, 도르레는 마찰이 없고, 빙글빙글 회전하는 운동을 하지 않는다고 가정 하기 때문에, 한줄오연결된 구간의 장력은 모두 T로 같다고 놓고, 각 물체의 중력을 고려해서, 힘을 분석하여, 두개의 식을 만들고, 연립방정식을 풀어서,

장력이 4/3mg 를 구한다. 이때, 가속도도 1/3g를 같이 구할수 있다. 그리고, 수능물리의 아이디어는 브이제곱 마이너스 브이제로데곱은 2as 공식을 이용해서, 처음 정지상태이므로, 나중속도제곱을 구할수 있고, 이 속력은 루트2/3gh가 나오게 된다. 높이는 내가 임의로 설정 하였다. 여기까지는 수능에서 물어봤던 문제였고, 중딩문제의 상상은 이때 줄을 끊어 버리는경우다.

물체 A는 위로 아까 구한 속력이 위로 향하고. 도르래의 계는 속력을 공유하므로, B물체는 아래로 속력이 향하고 있다. 이를 조금 단순하게 보면, A물체는 위로 더 움직이다가 최고점에서 정지후, 다시 아래로 떨어지면서. B와 같은 높이에서 아래로 속력이 향하는 상황으로 바꾸어서, 다시 간단히 상황을 놓고보면, 단지, 2m 이든 m 이든 아래로 속력이 같은 속력으로 아래를 가리키므로, 지면에 닿을때 속력도 같아야 하는데, 정답률이 20프로 인걸로 보아 이걸 풀던 친구들은 그리 간단히 답이 나온걸로 보이지 않는다.

A2-03 문제를 보면, ㄱ보기는 사과의 질량이 클수록 빨리 떨어진다 가 틀리다는 거는 누구나 다 알고 있다. 너무 쉬운 보기이다. 질량에 한마디로 무관하게, 사과가 떨어지는 속력이 같기 때문에, 동시에 지면에 떨어진다. 이런 원리를 ㄱ보기가 말하고 있고, 마찬가지로,

중딩문제를 보면, 질량이 2m과 m 물채가 지면 아래로 같은 속력으로 떨어지는 상황에서, 질량과 무관하게. 가속도는 g로 떨어지므로, 지면에서의 속력은 같다.

아니면, 이거는 두날개에 있는 물리1 문제 였는데, 역학적에너지 관점에서, 운동에너지는=위치에너지 관계에서,

높이 h 높이에 있는 상황에서 같은 h만큼 떨어지면, 속력이 모두 같다는 누구나 알고 있지만,

마지막 그림처럼, 역학적 에너지가 2m과 m 모두 속력도 있는 상황이다 보니, 아래 내가 쓴것처럼(마지막그림) 역학적에너지 관계를 생각하면. 질량이 모두 날라가기 때문에, 속력 v가 같다는 관계를 이리 생각하는게. 살짝 어려워서, 두날개, 39번문제와 원리적으로 같지만, 이런 상황에서 이리 생각하는것도 쉽지 않았을거같다.(그냥 내느낌)

거기다가, 애초에 두 물체는 하나는 위로 하나는 아래로, 또한 질량이 서로 다르고, 줄을 끊는순간, 도르래는 서로의 속력을 공유하고. 여러가지상황을 생각하고, 변수도 많아서, 좀 당황했을수도 있고,

모두 고르라고 했으므로, 4번과 5번중에 정답이 하나라고 생각했을수도 있다.