⑤
A와 C 모두 연직 아래 방향 중력(ㄱ 옳음), B가 C보다 높아 떨어지는 시간이 길므로 먼저 던짐(ㄴ 옳음), 같은 수평 거리를 더 짧은 시간에 간 B의 수평 속력이 큼(ㄷ 옳음) → 정답 ⑤.
핵심 개념
수평으로 던진 물체는 수평 방향으로 등속 운동, 연직 방향으로 중력에 의한 자유 낙하 운동을 하며, 연직 방향 운동은 같은 높이에서 가만히 놓은 물체와 같다.
단서 따라가기
A는 수평으로 던졌고 C는 가만히 놓았다운동 방향과 관계없이 지구 위 물체에 작용하는 중력은 항상 연직 아래 방향이다 보기 ㄱ (옳음)
같은 연직선에서 높이 A > B > C, 세 물체가 수평면에 동시에 도달수평으로 던진 물체의 연직 방향 운동은 자유 낙하와 같아, 높은 곳에서 출발할수록 떨어지는 시간이 길다 → 운동 시간 B > C이므로 B를 C보다 먼저 던졌다 보기 ㄴ (옳음)
A와 B의 수평 방향 이동 거리가 같음수평 방향으로 작용하는 힘이 없어 수평 속력이 일정하므로 수평 이동 거리 = 수평 속력 × 운동 시간. 운동 시간은 A > B이므로 수평 속력은 B > A 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄱ: 수평으로 던진 A와 가만히 놓은 C에는 모두 연직 아래 방향으로 중력이 작용하므로 중력의 방향이 같다. 보기 ㄴ: 연직 방향 운동은 출발 높이로만 정해지며 B가 C보다 높은 곳에서 출발했으므로 수평면까지의 운동 시간은 B가 C보다 길다. 두 물체가 동시에 도달했으므로 B를 C보다 먼저 던졌다. 보기 ㄷ: 수평 방향으로는 힘이 작용하지 않아 수평 속력이 일정하고, 수평 이동 거리 = 수평 속력 × 운동 시간이다. A와 B의 수평 이동 거리는 같고 운동 시간은 더 높은 A가 B보다 길므로, 수평 방향의 속력은 B가 A보다 크다. 따라서 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 옳고 정답은 ⑤이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 동시에 도달했으니 셋을 동시에 출발시켰다고 생각하거나, 수평으로 던지면 더 오래 떠 있다고 여겨 ㄴ·ㄷ의 시간 비교를 놓치기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, B가 C보다 운동 시간이 길어 먼저 던졌다는 ㄴ과 B의 수평 속력이 더 크다는 ㄷ도 옳은데 빠졌다.
②
함정 던지는 방향으로 힘이 계속 작용한다고 여겨, A에 작용하는 중력의 방향이 C와 다르다고 판단하기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, 중력이 항상 연직 아래로 작용한다는 ㄱ과 B를 먼저 던졌다는 ㄴ도 옳은데 빠졌다.
③
함정 수평 이동 거리가 같으면 수평 속력도 같다고 여겨, 운동 시간이 다르다는 점을 반영하지 않기 쉽다.
ㄱ, ㄴ은 옳지만, 같은 거리를 더 짧은 시간에 이동한 B의 수평 속력이 크다는 ㄷ도 옳은데 빠졌다.
④
함정 던진 물체(A)에는 던진 방향의 힘과 중력이 합쳐져 작용하므로 놓은 물체(C)와 힘의 방향이 다르다고 생각하기 쉽다.
ㄴ, ㄷ은 옳지만, 손을 떠난 뒤 A와 C에는 중력만 연직 아래로 작용한다는 ㄱ도 옳은데 빠졌다.
이 문항이 묻는 능력
수평으로 던진 물체의 운동을 수평·연직 성분으로 나누어, 출발 높이로 운동 시간을 비교하고 같은 수평 거리 조건에서 수평 속력을 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
운동을 수평 방향(힘 없음 → 등속)과 연직 방향(중력 → 자유 낙하)으로 나눔 → 높이로 운동 시간 대소 결정 → 동시 도달 조건으로 출발 순서 판단 → 수평 거리 = 수평 속력 × 시간으로 속력 비교
다음 문항 · 16번
다음은 가축 전염병 확산을 막기 위해 사용하는 산화 칼슘(CaO)에 대한 설명이다. ㉠으로 가장 적절한 것은…
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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.
자유 낙하 운동정지해 있던 물체가 공기 저항 없이 중력만 받아 연직 아래 방향으로 떨어지는 운동이다. 속력이 1초마다 약 9.8 m/s씩 일정하게 증가하는 등가속도 운동이며, 가속도는 물체의 질량과 관계없다.
중력 자유 낙하 운동 수평으로 던진 물체의 운동 등속 직선 운동