2028학년도 수능 예시문항 통합과학 18번 해설

핵심 개념

충격량은 힘-시간 그래프의 면적과 같고, 충격량이 같을 때 충돌 시간이 길수록 물체가 받는 평균 힘이 작아진다.

단서 따라가기

1. (나) 세 그래프와 시간 축이 이루는 면적이 서로 같다힘-시간 그래프의 면적은 충격량이다 → 세 실험에서 마네킹이 받은 충격량(운동량 변화량)이 같다 세 실험의 충격량 같음
2. 그래프가 퍼진 시간: A가 가장 짧고 C가 가장 길다평균 힘 = 충격량/충돌 시간이므로 충격량이 같으면 충돌 시간이 긴 C에서 평균 힘이 가장 작다 보기 ㄱ (틀림 — 가장 작은 것은 C)
3. B 그래프의 최댓값이 t₁힘은 운동량의 변화율이다. 벽이 마네킹을 운동 반대 방향으로 미는 동안 운동량의 크기는 계속 줄어들고, t₁은 줄어드는 빠르기가 가장 큰 순간이다 보기 ㄴ (틀림 — 운동량은 충돌 직전이 가장 큼)
4. C는 A보다 최대 힘이 작고 충돌 시간이 길다같은 충격량을 더 긴 시간 동안 받으면 머리에 작용하는 힘이 작아진다(충격 완화) 보기 ㄷ (옳음)

정답 근거

보기 ㄷ: 세 경우 충격량(그래프 면적)이 같으므로, 충돌 시간이 긴 C를 쓰면 평균 힘(충격량/충돌 시간)과 최대 힘이 모두 A보다 작다. 따라서 머리에 가해지는 충격을 줄이는 데에는 C가 A보다 효과적이다. 옳은 것은 ㄷ뿐이므로 정답은 ②이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

힘-시간 그래프에서 면적(충격량), 폭(충돌 시간), 높이(순간의 힘)를 구분해 읽고, 충격 완화 장치의 원리에 적용하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

힘-시간 그래프의 면적 = 충격량임을 먼저 확인 → 면적이 같으면 충돌 시간(가로 폭)으로 평균 힘 비교 → 그래프의 높이는 '그 순간의 힘(운동량 변화율)'일 뿐 운동량 자체가 아님을 구분 → 충격 완화는 충돌 시간이 긴 쪽