Ⅲ. 힘과 운동

금성 교과서

출판사별 교과서 밀착 문제

개념 확인 문제

1. 다음은 힘에 의해 무엇이 변하는 경우인가?

(1) 정지해 있는 수레를 끌어당길 때

(2) 고무풍선을 양손으로 누를 때

(3) 날아오는 축구공을 발로 찰 때

2. 다음은 중력에 대한 설명이다. (      ) 안에 알맞은 말을 쓰시오.

지구가 물체를 끌어당기는 힘을 지구의 (      )(이)라고 하고, 중력의 방향은 지구의 중심 방향이다.

3. 질량 60 kg인 사람의 지구와 달 표면에서의 무게는 각각 몇 N일까?

4. 물체의 무게가 지구에 비해 [eqn: {1} over {6}]로 줄어드는 달에서 야구 경기를 한다면 어떤 현상들이 나타날까?

5. 다음은 탄성력에 대하여 설명한 것이다. 옳은 것은 ◯, 옳지 않은 것은 ×로 표시하시오.

(1) 탄성체가 변형되었을 때 원래 모양으로 되돌아가려는 힘을 탄성력이라고 한다. (　　　)

(2) 용수철저울은 용수철의 탄성을 이용하여 만든다. (     )

6. 용수철에 작용한 힘과 용수철이 늘어난 길이는 어떤 관계가 있는가?

7. 자전거에서 탄성력을 이용하는 장치들을 찾아보자.

8. 다음 글을 읽고 빈칸 안에 알맞은 말을 쓰시오.

물체의 운동을 방해하는 힘을 (㉠ 　　　)이라고 하며, ( ㉠         )은 물체의 운동 방향과 (㉡       ) 방향으로 작용한다.

9. 다음 중 전기력에 의한 현상은 ‘전’, 자기력에 의한 현상은 ‘자’라고 써 보자.

(1) 걸을 때 치마가 다리에 달라붙는다.  (     )

(2) 나침반의 N극은 항상 북쪽을 가리킨다. (     )

10. 그림은 동쪽으로 작용하는 6 N의 힘을 화살표로 나타낸 것이다 . 남쪽으로 작용하는 2 N의 힘을 화살표로 나타내 보자. (단, 작용점은 같다.)

11. 힘을 나타낼 때 필요한 세 가지 요소는 무엇인가?

12. 힘을 화살표로 나타낼 때, 화살표의 길이와 힘의 크기의 관계는 어떠한가?

13. 힘의 크기가 같더라도 힘의 방향이나 힘의 작용점이 다르면 그 효과가 다르게 나타날 수 있다. 그 예를 들어 보자.

14. 다음 글의 빈칸 안에 알맞은 말을 쓰시오.

한 물체에 같은 방향으로 두 힘이 동시에 작용할 때, 합력의 크기는 두 힘의 (㉠       )과 같고 합력의 방향은 두 힘의 방향과 같다. 또 한 물체에 두 힘이 반대 방향으로 동시에 작용할 때, 합력의 크기는 두 힘의 (㉡       )와 같고, 합력의 방향은 두 힘 중 (㉢       ) 힘의 방향과 같다.

15. 다음은 두 힘의 평형 조건을 나타낸 것이다. 옳은 것에는 ◯, 옳지 않은 것에는 ×로 표시하시오.

(1) 두 힘의 크기가 같아야 한다.  (　　　）

(2) 두 힘의 방향이 같아야 한다.  (      )

(3) 두 힘의 작용점이 일치해야 한다. (　　　)

16. 산비탈에 커다란 바위가 미끄러지지 않고 멈추어 있다. 이때 바위에 작용하는 힘의 종류를 말하고 힘의 크기를 비교해 보자.

17. 그림과 같이 두 힘이 한 점에 나란하지 않게 작용하고 있다. 두 힘의 합력의 크기는 몇 N일까? (단, 모눈종이 한 칸의 크기는 2 N이다.)

18. 철봉에 매달릴 때 두 팔을 양어깨와 나란히 하여 잡을 때와 더 넓게 하여 잡을 때, 어느 경우에 더 오래 매달릴 수 있는지 설명하시오.

19. 다음에서 속력, 이동 거리, 걸린 시간을 구하시오.

(1) 100 m를 10 초에 달리는 운동 선수의 속력은 몇 m/s인가?

(2) 400 km를 5 시간 동안 달리는 고속버스의 속력은 몇 km/h 인가?

(3) 5 m/s의 속력으로 10 초 동안 이동한 거리는 몇 m인가?

(4) 500 m의 거리를 20 m/s의 속력으로 달릴 때 걸린 시간은 몇 초인가?

20. 100 m 달리기 경기에서 선수의 속력은 어떻게 구할 수 있을까? 이때 구한 속력은 평균 속력인가, 순간 속력인가?

21. 다음 관성에 대한 설명 중 옳은 것은 ◯, 옳지 않은 것은 ×로 표시하시오.

(1) 관성은 외부에서 힘이 작용하지 않을 때 물체가 처음의 운동 상태를 계속 유지하려는 성질을 말한다.   (　　　）

(2) 질량이 클수록 관성은 작다. (     )

(3) 물체에 힘이 작용할 때 관성이 나타난다.

22. 동쪽으로 달리던 버스가 갑자기 정지하면 버스 안에 있던 승객들은 어느 방향으로 넘어지는가?

23. 나무 밑둥을 발로 차면 아래쪽에 있는 잘 익은 과일뿐만 아니라 꼭대기에 있는 과일도 떨어지는 이유를 설명하시오.

24. 오른쪽 그림은 등속 원운동을 나타낸 것이다. 다음 설명 중 옳은 것에는 ◯, 옳지 않은 것에는 ×로 표시하시오.

(1) 등속 원운동에서 물체의 운동 방향은 원의 접선 방향이다.

(       )

(2) 등속 원운동에서 물체에 작용하는 힘의 방향은 원의 중심 방향이다.                                    (        )

(3) 등속 원운동에서 물체에 작용하는 힘의 방향과 물체의 운동 방향은 같은 방향이다.                    (         )

25. 달이 지구 주위를 원운동할 수 있도록 작용하는 힘에 대하여 설명하시오.

단원 마무리 문제

26. 보기의 여러 가지 현상들 중 힘에 의해 모양과 운동 상태가 동시에 변하는 것만을 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 축구공을 발로 찬다. ㄴ. 볼링공을 힘껏 굴렸다. ㄷ. 물이 얼어 얼음이 되었다. ㄹ. 고무줄을 손으로 잡아당겼다. ㅁ. 타자가 야구공을 방망이로 쳤다. ㅂ. 바위를 힘껏 밀었으나 움직이지 않았다. ㅅ. 우주선이 엔진을 끈 채 우주 공간을 날고 있다.

27. 그림과 같이 나무 도막을 잡아당길 때 탄성력의 방향과 나무 도막에 작용하는 마찰력의 방향을 바르게 나타낸 것은 어느 것인가?

탄성력의 방향    마찰력의 방향

➀       →                ←

➁      ←                 →

➂      →                 →

➃      ←                 ←

➄      ←                 ↑

28. 보기는 일상생활에서 사용하는 여러 가지 기구들을 나타낸 것이다. 물음에 답해 보자.

	<보 기>
ㄱ. 나침반 ㄴ. 먼지떨이 ㄷ. 신용 카드 ㄹ. 복사기

(1) 자기력을 이용하는 경우를 모두 고르면?

(2) 전기력을 이용하는 경우를 모두 고르면?

29.  그림과 같이 두 힘이 한 점에 나란하지 않게 작용하고 있다.

두 힘의 합력의 크기는 몇 N인가? (단, 모눈종이 한 칸의 크기는 2 N이다.)

➀ 10 N    ➁ 12 N    ➂ 14 N     ➃ 16 N    ➄ 18 N

30. 지호가 다니는 학교는 집에서 2 km 떨어져 있다. 지호가 집에서 학교까지 걸어서 가면 30분 걸리고, 자전거를 타고 가면 5분 걸린다. 지호가 집에서 학교까지 자전거를 타고 갈 때의 속력은 걸어서 갈 때의 속력의 몇 배인가?

➀ 같다.     ➁ 2배     ➂ 3배    ➃ 5배     ➄ 6배

31. 보기 중에서 관성에 의한 현상으로 옳은 것만을 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 노를 저으면 배가 앞으로 나아간다. ㄴ. 로켓이 가스를 뿜으며 위로 올라간다. ㄷ. 달리다가 돌부리에 걸리면 넘어진다. ㄹ. 식탁보를 재빨리 당기면 식타보 위의 물건은 그대로 놓여 있다. ㅁ. 달리던 육상 선수는 결승선에서 바로 멈추지 못한다. ㅂ. 엘리베이터가 올라가는 순간에는 몸이 무거워지고, 내려가는 순간에는 몸이 가벼워진다. ㅅ. 스케이트를 탄 두 사람이 얼음판 위에서 상대방을 밀면 자신도 뒤로 밀린다. ㅇ. 사과가 나무에서 떨어진다.

32. 오른쪽 그래프는 질량이 같은 두 물체 A, B에 힘을 작용하면서 두 물체의 운동 상태를 조사하여 나타낸 것이다. 다음 설명 중 옳은 것만을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 물체 A가 받는 힘은 물체 B가 받는 힘의 2배이다. ㄴ. 두 물체가 받는 힘의 크기는 시간에 따라 변한다. ㄷ. 물체 A의 속력 변화는 물체 B의 속력 변화의 2배이다.

33. 다음은 힘의 합성 실험에 관한 설명이다.

(가)
(나)	3
1. (가)와 같이 용수철 저울 2개를 이용하여 고무줄을 P점까지 당긴다. 2. (나)와 같이 용수철 저울 1개를 이용하여 고무줄을 P점까지 당긴다. 3. 두 용수철 저울 사이의 각도를 다르게 하며 과정 1을 반복한다.

이 실험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

➀ F₁과  F₂의 합력은 F₃과 같다.

➁ 두 힘 F₁과  F₂의 사잇각이 달라져도 F₃ 값은 변하지 않는다.

➂ 두 힘 F₁과  F₂의 사잇각이 작아질수록 F₃의 크기도 커진다.

➃ 두 힘 F₁과  F₂의 사잇각이 커질수록  F₁, F₂의 크기도 커진다.

➄ F₁과  F₂를 두 변으로 하는 평행사변형의 대각선의 길이가 두 힘의 합력이 된다.

34. 다음 중 등속 원운동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

➀ 물체의 운동 방향은 원의 중심 방향이다.

➁ 물체에 작용하는 구심력의 크기는 일정하다.

➂ 구심력의 방향은 운동 방향과 수직을 이룬다.

➃ 원운동을 계속하기 위해서는 구심력이 작용해야 한다.

➄ 구심력이 사라지게 되면 물체는 원의 접선 방향으로 등속 직선 운동을 한다.

35. 그림과 같이 무거운 화물을 실은 배가 항구로 들어올 때 작은 예인선 두 척이 줄을 매어 당기는 경우가 있다. 이때 화물선은 예인선이 작용하는 힘의 방향과 다르게 앞으로 움직인다. 그 이유를 설명하시오.

36. 어떤 물체에 운동하는 방향으로 일정한 크기의 힘이 계속 작용하고 있다. 이 물체의 속력이 어떻게 변하는지 자유 낙하와 관련지어 설명하시오.

정답과 해설

Ⅲ. 힘과 운동

1. (1) 운동 상태 변화 (2) 모양 변화 (3) 모양과 운동 상태 동시 변화     2. 중력   3. 지구에서 무게 : 약 588 N, 달에서 무게 : 약 98 N   4. 지구에서 보다 공이 높이 멀리 날아갈 것이다.  5. (1) O (2) O    6. 비례 관계    7. 타이어, 브레이크 손잡이, 벨, 안장    8. ㉠ 마찰력, ㉡ 반대     9. (1) 전 (2) 자   10. 해설 참조   11. 힘의 크기, 힘의 방향, 힘의 작용점   12. 화살표의 길이와 힘의 크기는 비례한다.

13. 같은 크기의 힘으로 밀더라도 방향이 다르면 물체가 움직이는 방향이 다르다.

14. ㉠ 합 ㉡ 차 ㉢ 큰      15. (1) O (2) X (3) X    16.  바위에는 지구의 중력과 산비탈 면과의 마찰력이 작용하고 있으며, 두 힘의 크기는 같다.     17. 14 N     18. 두 팔을 양어깨와 나란히 하여 잡을 때 더 오래 매달릴 수 있다. 양어깨보다 더 넓게 벌리고 잡으면 몸무게를 지탱하기 위해서 더 큰 힘을 작용해야 하므로 오래 매달릴 수 없다.     19. (1) 10 m/s (2) 80 km/h (3) 50 m (4) 25초      20. 평균 속력    21. (1) o (2) x (3) x   22. 동쪽    23. 나무에 매달려 있는 과일이 제자리에 있으려는 관성이 작용하기 때문에     24. (1) o (2) o (3) x    25. 지구가 달에 작용하는 중력이 구심력 역할을 하므로 달이 지구 주위를 원운동한다.     26. ㄱ, ㅁ    27. ④   28. (1)ㄱ, ㄷ (2) ㄴ, ㄹ     29. ③    30. ⑤    31. ㄷ, ㄹ, ㅁ, ㅂ    32. ㄱ, ㄷ   33. ③    34. ①    35. 나란하지 않은 두 힘이 이루는 합력의 방향은 두 힘을 두 변으로 하는 평행사변형의 대각선의 방향이기 때문이다.     36. 일정한 크기의 중력이 아래쪽으로 작용하는 자유 낙하의 경우 물체의 속력이 일정하게 증가한다. 따라서 물체의 운동 방향과 같은 방향으로 일정한 크기의 힘이 계속 작용하면 속력이 일정하게 증가한다는 것을 알 수 있다.

1. 물체에 힘이 작용하면 모양이 변하거나 운동 상태(속력이나 운동 방향)가 변한다.

4. 중력이 [eqn: {1} over {6}]인 달에서 경기를 하면 공이 올라가는 높이와 날아가는 거리는 중력에 반비례하므로, 6배 더 높이 올라가고 6배 더 멀리 날아갈 것이다.

6. 용수철에 작용한 힘과 용수철이 늘어난 길이는 비례한다.

10. 남쪽으로 모눈종이 1칸에 해당하는 화살표를 그린다.

11. 힘을 화살표로 나타낼 때는 힘의 3요소를 모두 표현해야 한다.

13. 같은 크기의 힘으로 물체의 중심을 밀면 물체가 똑바로 움직이지만 가장자리를 밀면 물체가 회전한다.

15. 두 힘의 크기가 같고, 방향이 반대이며, 두 힘이 같은 직선 위에서 작용하면 두 힘은 평형을 이룬다.

17. 평행사변형의 대각선이 모눈종이 7칸에 해당하므로 합력의 크기는 7×2 N= 14 N이다.

20. 걸린 시간을 측정한 후 이동 거리인 100 m를 걸린 시간으로 나누어 구하므로 이때 구한 속력은 평균 속력이다.

22. 동쪽으로 달리던 버스가 갑자기 정지하면 승객들은 달리던 방향인 동쪽으로 넘어진다.

23. 나무 밑둥을 차면 나무 전체가 흔들리지만 나무를 차는 힘이 과일에는 잘 전달되지 않는다. 따라서 과일은 나무와 함께 움직이지 않아 나무와 과일이 분리되어 떨어진다. 즉, 과일이 떨어지는 것은 관성에 의한 것이다.

26. 공(축구공, 야구공)과 같이 탄성이 있는 물체에 힘을 가하면 모양이 변하면서 운동 상태가 동시에 변한다.

27. 물체를 오른쪽으로 당기고 있으므로 용수철이 다시 원래 상태로 되돌아가려는 왼쪽으로 탄성력이 작용하고, 물체의 운동을 방해하는 왼쪽으로 마찰력이 작용한다.

29. 평행사변형을 그려 두 힘의 합력을 구하면 모눈종이 7칸에 해당한다. 따라서 합력은 7칸 × 2 N=1 4N이다.

31. 물체가 원래의 운동 상태를 유지하려는 성질이 관성이다.

33. 나란하지 않은 방향으로 작용하는 두 힘이 이루는 각이 작을수록 합력의 크기는 커지지만, F3은 일정한 길이만큼 고무줄을 당겼으므로 힘의 크기는 일정하다.

34. 등속 원운동하는 물체의 운동 방향은 원의 접선 방향이다.