물리학 1  (두 번째 숙제)

Deadline: 2004년 4월 13 일 화요일 오전 9:00 까지 (시간 엄수)

1. (20점) Quizz가 좋다.

마찰이 없는 얼어붙는 호수면 위에 얼음 벽돌이 놓여있다. 이 벽돌에 힘이 수평으로 계속 작용하고 있다. 물론 이 힘으로 벽돌이 움직이고 가속된다. 힘이 얼마 동안 작용한 후 벽돌의 속도는 다소 증가했다.

(a) 그러면, 벽돌의 질량과 힘의 크기에는 변화가 없이 힘이 작용한 시간만 두배로 증가했다면 속도는 몇배로 증가할까? (b) 이번에는 힘과 시간에는 변화없이 벽돌의 질량만 두 배가 되면 속도는 얼마나 증가할까? (c) 또 질량과 작용시간은 변하지 않고 힘만 두배로 커졌다면 속도는? (d) 마지막으로, 가해진 힘, 질량, 작용시간 모두 처음과 같은 값이고 단지 중력이 두배로 됐다면 (다른 행성에서 실험하는 셈이다) 속도는?

2. (20점) 그림에서 F=20N, [eqn: m_1]=[eqn: m_2]=3kg이며, 가속도가 0.50 [eqn: m/sec^2] 일때, (a)두개의 벽돌의 마찰력의 크기가 같다면, 두 벽돌을 연결하는 끊의 장력은? (b) 마찰력의 크기는?

m1         m2

3. (20점) 거친 수평면에 있는 질량 [eqn: m_1]은 가볍고 마찰이 없는 도르래를 통한 가벼운 줄로 질량 [eqn: m_2]와 연결되어 있다. 그림과 같이 수평면과 [eqn: theta]의 각도를 이루는 힘 [eqn: vec F]가 [eqn: m_1]에 가해진다. 면과 [eqn: m_1] 사이의 운동 마찰 계수는 [eqn: mu]로 주어진다. (a) 뉴톤의 법칙을 응용하여  힘과 가속도의 관계식을 [eqn: m_1]과[eqn: m_2]에 대하여 x성분과 y성분으로 나타내어라. (b) 물체 [eqn: m_1]의 가속도를 [eqn: mu], F,[eqn: m_1] , [eqn: m_2]의 함수로 구하라. (c) 처음에 정지하여 있는 물체 [eqn: m_1]이 시간 t일 때 물체[eqn: m_1]의 간거리를 시간 t의 함수로 구하라.

4. (20점) 질량 100 kg인 타잔이 밧줄을 이용해 강을 건너려한다. 밧줄의 길이는 10.0 m 이고 가장 낮은 위치에서의 그의 속력은 5.00 m/sec이다. 밧줄의 장력이 1500 N이라면 밧줄이 끊어졌을까? 그이유는?

5.(20점) (a) 무게란 무엇인가? (b) 1m 길이의 줄 끝에 매달려 일정한 속력으로 공이 수직원을 그리며 돌고 있다. 원의 꼭대기에서 공이 무게를 갖지 않을 때, 운동의 주기는 얼마인가?