⑤
B는 운동 방향이 계속 바뀌는 원운동이므로 가속도 운동(ㄱ), 지표면에 떨어진 A가 원운동하는 B보다 느리게 던져짐(ㄴ), 두 물체 모두 중력에 의해 떨어지는 운동(ㄷ) → 모두 옳아 정답 ⑤.
핵심 개념
수평으로 던진 물체는 중력에 의해 계속 떨어지며, 충분히 빠르게 던지면 지구가 둥글어 지표면에 닿지 않고 지구 주위를 원운동한다.
단서 따라가기
B는 지구 주위를 원운동원운동은 속력이 일정해도 운동 방향이 계속 바뀌므로 가속도 운동이다 보기 ㄱ (옳음)
같은 산 정상에서 수평으로 던졌는데 A는 지표면 도달, B는 원운동수평으로 빠르게 던질수록 더 멀리 날아가고, 충분히 빠르면 지구 둘레를 돈다 → 던진 속력은 A < B 보기 ㄴ (옳음)
공기 저항 무시, 던진 뒤 A·B 모두 지구 쪽으로 휘어짐던진 순간부터 A와 B에 작용하는 힘은 중력뿐이며, 둘 다 중력에 의해 떨어지는 운동이다 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄱ: B는 원운동을 하므로 운동 방향이 계속 바뀌고, 운동 방향이 바뀌는 운동은 가속도 운동이다. 보기 ㄴ: 높은 곳에서 수평으로 빠르게 던질수록 물체는 더 먼 곳에 도달하고, 충분히 빠르게 던지면 계속 떨어지지만 지구가 둥글기 때문에 지표면에 닿지 않고 원운동한다. 따라서 던지는 순간의 속력은 지표면에 도달한 A가 원운동하는 B보다 작다. 보기 ㄷ: 공기 저항을 무시하면 던진 뒤 A와 B에는 중력만 작용하여 둘 다 지구 쪽으로 떨어지는 운동을 하므로, 두 운동 모두 중력으로 설명할 수 있다. 따라서 정답은 ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 원운동하는 물체는 지구에 떨어지지 않으므로 중력의 영향을 받지 않는다고 생각해 ㄷ을 빼기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, 던지는 속력이 A < B라는 옳은 ㄴ과, 두 운동 모두 중력으로 설명된다는 옳은 ㄷ이 빠졌다.
②
함정 원운동에서 속력이 일정하면 가속도가 0이라고 여겨, 방향 변화도 가속도라는 점을 놓치기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, 원운동이 가속도 운동이라는 옳은 ㄱ과 던지는 속력이 A < B라는 옳은 ㄴ이 빠졌다.
③
함정 땅에 떨어지는 A만 중력의 결과이고 B의 원운동은 다른 힘 때문이라고 두 운동을 다른 원리로 보기 쉽다.
ㄱ, ㄴ은 옳지만, A와 B는 모두 중력에 의해 떨어지는 운동이므로 옳은 ㄷ이 빠졌다.
④
함정 B의 궤도가 일정한 원이라 운동 상태가 변하지 않는 등속 운동으로 착각하기 쉽다.
ㄴ, ㄷ은 옳지만, 원운동은 방향이 계속 바뀌는 가속도 운동이므로 옳은 ㄱ이 빠졌다.
이 문항이 묻는 능력
뉴턴의 사고 실험 그림을 해석해 수평으로 던진 물체의 운동과 원운동을 중력과 가속도 개념으로 연결하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
물체에 작용하는 힘(공기 저항 무시 → 중력만) 확인 → 궤도 모양으로 운동 방향 변화 여부를 보고 가속도 운동 판정 → 같은 높이에서 수평으로 던졌을 때 도달 거리와 처음 속력의 관계 적용
다음 문항 · 9번
그림은 어느 별의 진화 과정에서 중심부의 핵융합 반응이 끝난 직후 별의 내부 구조를 나타낸 것이고, 표 (가…
›
관련 개념
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 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.
중력 가속도 운동 원운동 수평으로 던진 물체의 운동