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제목 답변완료 serway 대학물리학 교과서 8장 퀴즈 8-1, 예제 8-7 질문
질문유형 기타 교수님 이정욱
과목 일반물리학 강좌명
작성자 김*우 (j**********0) 등록일 2023-10-30 21:12

serway 대학물리학 책을 공부하던 중 궁금한 점이 생겨 질문 드리게되었습니다!

 

1. 먼저 p 167 퀴즈 8-1입니다. 여기서 마찰이 있는 표면에서 물체가 미끄러지고, 미끄러질 때 나는 소리는 무시하는 상황에서 (3) 계가 물체와 표면으로 이루어져 있을 경우, 계의 상태는 정답이 고립계였습니다. 하지만 제가 헷갈리는 부분은 (미끄러질 때 나는 소리는 무시하더라도) 물체가 미끄러지면서 발생하는 공기에 의한 저항력이 한 음의 일이 있을테니 "공기에 의한 저항력을 무시한다." 라는 말이 나오지 않는 이상 계의 상태에 대한 정답이 결정할 수 없음이 되어야하지 않냐는 것입니다. 공기에 의한 저항력을 무시할 수 있는 근거가 문제 내에 있는지 알고 싶습니다.

 

2. 두번째는 예제 8-7에서 제가 새로운 가정을 한 번 해보았습니다. 이 문제에서는 물체가 용수철과 충돌 후, 물체가 용수철을 압축시키지만

"만약 손 등을 이용해 먼저 용수철을 최대로 압축시킨 상태에서, 물체가 용수철의 최대 압축 지점에 도달했을 때, 그 압축시켰던 힘을 제거하여 물체와 충돌시키면, 물체의 속도는 이 문제의 그림 8-11-d에 나와있는 속도와 방향은 같지만 속력은 더 클 것이라 생각했습니다." 왜냐하면 용수철의 질량을 무시하므로 이 문제에서 역학적 에너지는 보존되고 그러면 `충돌 후 물체의 운동에너지=충돌 전 물체의 운동에너지+충돌 전 용수철에 이미 축적된 탄성퍼텐셜 에너지`이기 때문입니다. 제가 한 이런 가정이 어떠한 문제점은 없는지 피드백을 얻고 싶습니다.           

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댓글
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이*욱 교수님

안녕하세요. 이정욱 입니다.

 

우선 첫번째 질문 내용입니다.

제시된 상황처럼 특별한 멘트가 없다면, 공기 저항과 같은 저항효과는 없다고 가정합니다.

역으로 공기 저항이 있다면 저항이 존재함을 명시합니다. 만약 공기 출입이 있다면 이는 열린계가 되어 버려서 에너지 손실이 존재합니다.

 

두번째 질문 내용입니다.

충돌로 인한 에너지 손실이 없다면, 역학적 에너지가 보존됩니다.

충돌 전, 입자의 운동에너지가 모두 탄성 퍼텐셜 에너지로 전환된 것입니다.

 

질문 내용으로 돌아와서, 최대 압축길이만큼 눌러두었다가 놓으면 탄성 퍼텐셜 에너지가 운동에너지로 전환되는 것입니다.

 

제시된 그림에서의 최대 압축길이와 손으로 누른 최대 압축길이가 같다면 탄성 퍼텐셜 에너지가 같으므로...

용수철에 충돌하러 갈 때의 운동에너지와 용수철에서 분리된 후 운동에너지는 동일해야 합니다.

 

질문하신 내용에서 수정할 부분은

`충돌 후 물체의 운동에너지=충돌 전 물체의 운동에너지+충돌 전 용수철에 이미 축적된 탄성퍼텐셜 에너지`

 

를 

`충돌 후 물체의 운동에너지=충돌 전 물체의 운동에너지+"충돌 전 용수철에 이미 축적된 탄성퍼텐셜 에너지" 는 충돌 전에 저장된 퍼텐셜 에너지는 0입니다.

  • 2023-11-01
  • 2024-12-12 수정