[칼럼] 물리학I 에서 치환과 조건활용의 중요성 (with 251120, 수학 아님. 물리임.)
안녕하십니까, 오늘은 역학, 특히 에너지 보존 파트에서 치환 활용의 편리성에 대해 논해보고자 합니다.
2025학년도 수능 물리 20번을 예로 들어보겠습니다. 다른 문제도 많지만 이 문제가 본질을 잘 담고 있는 것 같습니다.
이 유형은 문제가 일단 많이 깁니다만 키포인트만 찝어봅시다.
1. B의 운동에 주목하라. A는 그저 깍두기일 뿐이다.
2. 마찰구간에서 등속운동한다. 이게 존ㄴ...아니 완전 중요합니다.
3. 용수철 상수(탄성 계수)가 같다. - 부가조건입니다.
문제는 긴데 생각보다 별 것 없죠? 물리 안하시는 분들도 이해할 수 있게 차근차근 해봅시다.
첫 째) 각종 에너지들을 치환합시다. KEY 1.에서 보았듯이 B의 운동에 주목해야합니다. 그러므로 B의 질량을 m이라 놓고 mgh=P라고 치환합시다. (사실 h, d2만 치환해서 풀어도 됩니다). 또한 탄성퍼텐셜 에너지 0.5kd2 를 E라고 치환합시다.
(가)에서 (나) 상황으로 갈 때, A+B 가 총 탄성에너지를 4E, 즉 (2d)2만큼 갖고 있다가 A는 E만큼 갖고 있는 상황으로 바뀌니까 B의 역학적 에너지는 4P+3E가 됩니다. (위치에너지 + 운동에너지)
다음으로, 마찰구간에서 손실된 에너지를 어떻게 표현할까 봤더니 KEY2 에서 보았듯이 마찰구간에서 등속운동합니다. 따라서 속도변화량이 0이므로 운동에너지 변화량도 0입니다. 그러므로 역학적 에너지 변화량이 위치에너지 변화량하고 같죠. 이게 핵심입니다. (역E 변화=위치E 변화+운동E 변화, 운동E 변화=0) 따라서 마찰구간에서 손실된 에너지 W=mgH 입니다. 앞으로 W라 할게요.
B는 마찰구간을 내려가며 W만큼의 에너지 손실이 있습니다. 그리고 (나)의 밑에 용수철은 위랑 같은 것이므로 같은 단위인 E로 치환해도 됩니다. 따라서 4P+3E-W=9E (0.5k x 9d2)라는 식을 얻습니다. 이는 역학적 에너지 변화량을 이용해 풀이한 것입니다.
다음으로, 올라가면서도 손실량이 같기 때문에 9E-W=4P 를 얻습니다. 언덕을 올라가서 정지하기 때문에 역학적 에너지는 4mgh, 즉 4P만 남기 때문입니다.
위 두 식을 연립하여 풀면 W=0.8P 이므로 mgH=0.8mgh, 따라서 H=0.8h이므로 정답은 2번입니다.
역에보 유형의 핵심은 별로 없습니다.
1. 역E 변화=위치E 변화+운동E 변화+탄성E 변화
2. 마찰구간 등속운동 => 역E 변화=위치E 변화
3. 그냥 닥치고 치환해서 연립할 것.
조금 더 숙련되면 그냥 치환도 안하고 h, d2 만 가지고 풀 수도 있으니 연습하시면 도움이 될겁니다.
이것만 지켜주셔도 웬만한 것들 다 먹고 들어갑니다. 읽어주셔서 감사합니다.
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
작수 원점수 72 백분위 117로 3등급 받았습니다 지금 손승연쌤 커리 따라가는데...
-
부산대 합격생을 위한 노크선배 꿀팁 [부산대 25학번] [우선선발 장학금 안내] 1
대학커뮤니티 노크에서 선발한 부산대 선배가 오르비에 있는 예비 부산대학생, 부산대...
-
71.4%(+1.3%p)
-
영어를 풀 때 지문에서 뭘 이야기 하는 지도 모르겠고 지문 이해가 하나도 안되는데...
-
ㄷㄷ 2
개정확하네..
-
자료들을 보니 작년이 유독 추합이 안 돌았던 거 같은데 혹시 특별한 이유라도 있나요?
-
07 정시 파이터입니다. 모고 기준 국어 5등급 수학 5등급 영어 5등급 사탐...
-
올해 한지선택했다가 나태해져서 던진 기억이
-
의평원 인증결과가 등록전에 나오나요? 등록 전에 의평원 인증 여부를 알 수 있을까요??
-
1412 0
KID
-
중3때 생긴이후로 안사라짐 요즘 일주일 평균 5~6시간 개꿀잠 자고있는데 왜지
-
당연히deserve하지
-
장재원T 미적 3주차 라이브 신규생인데 사이트에서 교재 소진됐다고 하면 복습 영상...
-
20.09 점유소유 21.11 예약 23.09 유류분 24.LEET 양육협약 정법을...
-
심심심심해 팬시팬츠 어드벤처 해볼까...
-
영풍문고에 잇앗는데 남자 두명이 개조심스럽게 다가와서 촬영해도 되냐고 물어봄 첨에...
-
안녕하세요..혼자 진지하게 고민중입니다 한참 고민하다가 이곳에서털어볼수밖에 없습니다...
-
원래 김범준 스블 들으려 했으나 육상에서도 인강을 많이 볼 순 없을 것 같아서...
-
오늘 아침 점공 2명이나 더들어와서 봤더니 안따였습니다 휴 아카라카를 위하여 연고전을 위하여
-
덕코내놧 9
내놧
-
지금 봤는데 아 1월 3일까지 등록해야되네 내 60만원 미친 자살마렵다
-
어떻게 해야하나요?
-
민초한입 아닙니다 23
네...
-
철업던 사랑니썰 38
수능때매 시간아까워가지구 4개 한번에 뽑앗는데 집에 오는데 지혈이 잘 안된거임 피가...
-
자퇴해도 문자가 안와서 불안하네요 로그인은 안되는데 비번찾기하면 아이디는 뜨고…...
-
ㄱㅊ음? 서점에 잇어서 살까말까 거민중
-
의치한 목표로 한번 더 해볼까 하는데 2과목 끼는게 나을까요 아님 11으로...
-
만화 ㅊㅊ좀 9
만화책보고싶네 갑자기
-
친구가 갑자기 자긴 4개나 뽑아야 한다길래 겁 먹음..
-
분당인들한테 성남 사냐고 말하면 엄청 싫어하더라고요 7
약간 홍콩 사람들이 자기 중국 산다고 말하지 않는거랑 비슷한 느낌
-
11명이 모두 허수인 가능세계 존재함?
-
스카갈까 7
요즘 너무 나태한 느낌 ㅠㅡㅠ 가서 라인 ck 볼 거긴 한데 ㅎ.ㅎ
-
이유도 아시면 설명해주세여
-
앞머리 다운펌으로 누를건데 이머리 가능함 ?
-
현역때 생지 6모 92 / 93 9모 79 / 91 수능 100 / 91 (인데...
-
영어 지원 좀 해라 ㅡㅡ
-
AI 폼 미쳤다 0
강아지 ㄱㅇㅇㅇㅇㅇㅇ
-
그냥 하루에 10시간 이상 공부시간 박으면 그냥 방구석에서 메가스터디 인강 강사들...
-
상위권들한테 공부법 물어보면 자기는 별로 특별한 게 없다고 함 들어보면 다 거기서...
-
ㅎㅇ 3
ㅎㅇㅎㅇ
-
집에서 나는 23
-
대신 시에스타를 드릴께요
-
왜 to v와 ing를 반대로 해석하냐고 왜 영어를 더 싫어하는거지 수학이 훨씬 joat인데
-
닥전임 닥후임
-
재밌는 드라마 추천 점
-
노곤하구마이 2
호에에
-
미적분 인강 2
현우진 시발점 들으려고 하는데 학원 안 다니면서 충분히 가능할까요?? 미적분이란...
-
혹시 팀플 많아요? 팀플 진짜 개극혐인데 하..
-
할일 못끝내면 인증함.
가므사합니다