중3 운동과 에너지(1)-자유낙하운동

안녕하세요^^

새로운 한 주가 시작되었습니다. 22년 이제 일주일 남았네요^^

어떻게 한 해 잘 지냈다고 생각하시나요??? 22년 이제 다 끝난 것 아니에요^^ 일주일밖에 안 남았지만, 새해에 세운 계획 다시 한번 점검해 보시고, 내년에는 어떤 계획을 세우면 좋을지 생각하는 시간을 가졌으면 합니다.

 

오늘은 중3 운동과 에너지 단원인데 학생들이 많이 어려워 하는 단원입니다. 계산이 있어서인지 힘들어했던 기억이 있네요. 공식도 알아야 하고, 이해도 해야 하고~~ 참 쉬운 것 없는 것 같습니다.

그럼 바로 문제 보도록 할게요^^

모 중학교 기출문제

자유낙하운동 들어봤죠? 쉽게 말하면 떨어지는 물체의 운동이잖아요. 책상에서 바닥으로 떨어질 때 나타나는 운동이 바로 자유낙하운동이라고 보면 되는데, 자유낙하운동할 때 운동방향은 지구 중심(지구연직방향)이고, 작용하는 힘은 중력만 있어요. 반대로 땅에서 하늘 위로 무언가를 던지면, 올라가다가 떨어지죠? 올라갈 때는 물체에 준 힘의 방향으로 올라가다가 아주 살짝 멈췄다가 다시 떨어지는데 떨어지는 운동도 자유 낙하운동이라고 봐도 상관은 없습니다. 단, 떨어질 때 물체에 힘을 주면 속력이 더 빨라지겠죠? 그러면, 지구가 잡아당기는 중력 외에 물체에 준 힘까지 생각을 해야 하는데, 이것은 중학교 범위를 벗어나기 때문에 중학교 과정에는 생각하지 않습니다. 

그럼 문제를 보도록 할게요^^ 질량이 2kg인 물체를 자유 낙하 할 때 모습인데, 그림에서 물체의 거리가 점점 멀어지고 있죠. 일정한 간격이 아니므로, 이 운동은 등속직선운동이 아니예요. 그럼, 뭘까요? 바로 등가속도 운동입니다. 속력의 변화(가속도)가 일정한 운동이죠. 그리고 이때 물체에 작용하는 힘은 오직 하나 지구가 잡아당기는 힘 중력만 있어요. 그럼 ㄱ은 맞는 말이죠. ㄴ. 낙하한 거리는 시간에 따라 일정하게 커진다. 그래프 보다는 그림을 보면 거리가 일정하게 보다는 점점 멀어지고 있죠. 그 이유는 속도가 일정한 게 아니라, 가속도가 일정하기 때문입니다. 만약 속도가 일정하다면 거리는 일정하게 증가가 되죠. 따라서, 일정하게 라는 용어 때문에 땡. ㄷ. 만약 물체의 질량이 2배가 되면 어떻게 될까요? 자유낙하 운동할 때 작용하는 힘은 지구가 잡아당기는 힘(중력)만 있으므로, 가속도는 일정합니다. 문제의 그래프가 속력 - 시간이잖아요. 기울기는 속력/시간 이므로 즉, 속력의 변화량(가속도)이에요. 자유낙하운동할 때 가속도는 중력가속도이에요. F=ma 들어봤죠? F는 힘, m는 질량, a는 가속도(여기서는 중력가속도이므로 g라고 함) 힘의 크기는 질량에 비례하고, 지구에서 떨어지는 물체의 모든 중력가속도는 일정합니다. 공기저항이 없다는 가정하에서 말이죠. 왜 그럴까요? 지구가 잡아당기는 중력은 질량에 비례하는데, 질량이 큰 물체는 지구가 더 세게 잡아당기고, 질량이 작은 물체는 약하게 잡아당기기 때문에 지구의 중력가속도는 질량과는 상관없이 같다는 것이다. 그럼, 질량이 2배가 되면, 그래프는 어떻게 될까요? 지금하고 똑같아야 하므로, 땡입니다.

따라서 정답은 1번이네요^^

이파트는 솔직히 어려운 파트입니다. 이해를 하면서 문제를 봤으면 합니다. 이해가 안되면, 댓글 주세요^^

감사합니다^^ 수고하셨습니다.^^