2024년 6월 고1 학평 (2015 교육과정) 통합과학 19번 해설

핵심 개념

물체가 받은 충격량은 평균 힘과 힘을 받은 시간의 곱이며, 운동량의 변화량과 같다.

단서 따라가기

1. 표: (가) F₀, t₀ / (나) 2F₀, t₀ / (다) (1/2)F₀, 2t₀충격량 = F평균 × t → (가) F₀t₀, (나) 2F₀t₀, (다) (1/2)F₀ × 2t₀ = F₀t₀ 충격량 비 (가) : (나) : (다) = 1 : 2 : 1
2. <보기> ㄱ. 친 직후 운동량의 크기는 (가)가 (다)보다 크다.정지해 있던 물체이므로 충격량 = 운동량 변화량 = 친 직후 운동량. (가)와 (다)의 충격량이 같으므로 운동량도 같다 보기 ㄱ (틀림 — 같음)
3. <보기> ㄴ. 충격량의 크기는 (나)가 (다)보다 크다.(나) 2F₀t₀ > (다) F₀t₀ 보기 ㄴ (옳음 — 2배)
4. <보기> ㄷ. (가)와 (다)로 에어매트 원리 설명(가)와 (다)는 충격량이 같고, 힘을 받는 시간이 길수록(2t₀) 평균 힘이 작다((1/2)F₀) → 에어매트는 충돌 시간을 늘려 평균 힘을 줄인다 보기 ㄷ (옳음)

정답 근거

보기 ㄴ: 충격량 = 평균 힘 × 시간이다. (나)는 2F₀ × t₀ = 2F₀t₀, (다)는 (1/2)F₀ × 2t₀ = F₀t₀이므로 (나)에서 받은 충격량이 (다)의 2배로 더 크다. 보기 ㄷ: (가)와 (다)는 충격량이 F₀t₀으로 같지만, 힘을 받는 시간이 t₀에서 2t₀으로 길어지면 평균 힘이 F₀에서 (1/2)F₀으로 줄어든다. 구조용 에어매트도 사람이 힘을 받는 시간을 늘려 평균 힘을 줄이므로 이 원리로 설명할 수 있다. 정답은 ④이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

표의 평균 힘과 시간으로 충격량을 계산해 운동량을 비교하고, 충격량이 같을 때 충돌 시간과 평균 힘의 관계를 안전장치에 적용하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

표의 값으로 각 경우의 충격량(F × t) 계산 → 처음에 정지했는지 확인해 충격량을 운동량과 연결 → 충격량이 같은 경우끼리 시간과 힘의 관계로 안전장치 원리 판단