④
구간 거리가 늘어나는 ㉠은 연직 거리 H, 일정한 ㉡은 수평 거리 R(ㄱ 틀림), R이 (나) 35 cm > (다) 25 cm이므로 수평 속력 (나) > (다)(ㄴ 옳음), 작용하는 힘은 중력뿐이라 연직 아래 방향(ㄷ 옳음) → 정답 ④.
핵심 개념
수평으로 던진 물체는 수평 방향으로 힘을 받지 않아 등속 운동을 하고, 연직 방향으로는 중력을 받아 속력이 일정하게 증가하는 운동을 한다.
단서 따라가기
㉠: 0.1초마다 5 cm → 15 cm → 25 cm로 증가 / ㉡: 일정연직 방향은 중력 때문에 속력이 증가해 같은 시간 동안 이동 거리가 늘어나고(H), 수평 방향은 힘이 없어 등속이라 이동 거리가 일정하다(R) → ㉠ = H, ㉡ = R 보기 ㄱ (틀림 — ㉠은 H)
R: (나) 0.1초마다 35 cm, (다) 0.1초마다 25 cm수평 방향 속력 = 구간 거리/시간: (나) 35 cm/0.1 s = 3.5 m/s, (다) 25 cm/0.1 s = 2.5 m/s 보기 ㄴ (옳음)
(다)에서 R 일정, H 증가수평 방향 속력은 변하지 않고 연직 방향 속력만 증가하므로, 작용하는 힘(중력)은 연직 아래 방향뿐이다 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄴ: 수평 방향 구간 거리 R는 ㉡으로, (나)에서는 0.1초마다 35 cm, (다)에서는 25 cm이므로 수평 방향 속력은 (나)에서 3.5 m/s, (다)에서 2.5 m/s로 (나)에서가 더 크다. 보기 ㄷ: (다)에서 수평 방향 구간 거리는 일정하고 연직 방향 구간 거리는 증가하므로, 쇠구슬에 작용하는 힘(중력)의 방향은 연직 아래 방향이다. 따라서 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이고 정답은 ④이다. (ㄱ은 시간 구간이 지날수록 값이 증가하는 ㉠이 H이므로 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 수평 방향으로 발사했으니 처음에는 수평 이동 거리가 작다가 점점 커진다고 생각해, 증가하는 ㉠을 R로 보기 쉽다.
ㄱ은 증가하는 ㉠이 연직 거리 H이므로 틀리고, 옳은 ㄴ, ㄷ이 빠졌다.
②
함정 (나)와 (다)에서 ㉠ 값이 같으므로 두 과정의 쇠구슬 운동이 같다고 보고 수평 속력도 같다고 여겨 ㄴ을 빼기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, R가 (나) 35 cm, (다) 25 cm로 수평 속력이 (나)에서 더 크므로 옳은 ㄴ이 빠졌다.
③
함정 물체가 비스듬히 날아가니 힘도 운동 방향(비스듬한 방향)으로 작용한다고 생각해 ㄷ을 빼기 쉽다.
ㄴ은 옳지만, ㄱ은 ㉠이 H이므로 틀리고, 작용하는 힘이 중력뿐이라 연직 아래 방향인 ㄷ이 빠졌다.
⑤
함정 ㄴ, ㄷ을 맞게 판단한 뒤, 표에서 첫 행(㉠)을 수평 거리라고 기계적으로 대응시켜 ㄱ까지 고르기 쉽다.
ㄴ, ㄷ은 옳지만, ㄱ은 시간에 따라 증가하는 ㉠이 H이므로 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
같은 시간 간격의 구간 거리 변화로 수평·연직 방향의 운동을 구분하고, 구간 거리로 속력을 비교하며 운동 변화로 힘의 방향을 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
같은 시간 간격의 구간 거리가 일정한 쪽(등속, 수평)과 증가하는 쪽(가속, 연직)을 구분 → 수평 속력은 구간 거리 ÷ 시간 간격으로 비교 → 속력이 변하는 방향이 곧 힘(알짜힘)의 방향임을 적용
다음 문항 · 15번
다음은 세포막을 통한 물질의 이동에 대한 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 …
›
관련 개념
수평으로 던진 물체의 운동물체를 수평 방향으로 던졌을 때 나타나는 포물선 모양의 운동으로, 수평 방향으로는 힘을 받지 않아 등속 직선 운동을, 연직 방향으로는 중력을 받아 자유 낙하 운동과 같은 등가속도 운동을 동시에 한다. 같은 높이에서 수평으로 던진 물체와 자유 낙하시킨 물체는 동시에 바닥에 도달한다.
중력질량을 가진 물체 사이에 서로 끌어당기는 힘이며, 지구가 물체를 지구 중심 방향으로 끌어당기는 힘을 지구의 중력이라고 한다. 지구 표면 근처에서 중력만 받는 물체는 질량과 관계없이 약 9.8 m/s²의 일정한 가속도(중력 가속도)로 운동한다. 지구 표면을 향한 낙하 운동과 지구 주위를 도는 달·인공위성의 원운동은 모두 중력에 의한 지구 중심 방향의 가속도 운동이다.
수평으로 던진 물체의 운동 등속 직선 운동 자유 낙하 운동 중력 속력