Ⅲ. 힘과 운동

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개념 확인 문제

1. 두 물체 사이의 상호 작용으로 물체의 모양이나 운동 상태를 변화시키는 것을 (       )(이)라고 한다.

2. 오른쪽으로 작용하는 2 N의 힘을 그림과 같이 화살표로 나타냈다. 같은 지점에서 왼쪽으로 작용하는 3 N의 힘을 화살표로 나타내시오.

3. 지구와 달에서 질량이 6 kg인 물체의 무게는 각각 얼마인가?

4. 달에서 운동 경기를 할 때 지구에서보다 기록이 좋아지는 종목을 모두 골라 쓰시오.

높이뛰기, 포환던지기, 역도

5. 자기력과 전기력은 ( 접촉하여, 접촉하지 않고도 ) 작용하는 힘이다.

6. 자기력과 전기력에는 서로 (       ) 힘과  (       ) 힘이 있다.

7. 마찰력의 크기는 물체의 (       )(와)과 표면의 (       )에 영향을 받는다.

8. 야구 경기에서 투수가 공을 던지기 전에 손에 송진 가루를 바르는 이유를 쓰시오.

9. 탄성체가 변형되었을 때 원래의 상태로 되돌아가려는 힘을 (       )(이)라고 한다.

10. 오른쪽 그림과 같이 풍선을 벽에 대고 손으로 눌렀더니 풍선이 찌그러졌다. 이때 풍선에 작용하는 탄성력의 방향을 화살표로 그리시오.

11. 한 물체에 여러 힘이 작용할 때 이 힘들과 같은 효과를 나타내는 하나의 힘을 (       )(이)라고 한다.

12. 10 N과 4 N의 힘이 같은 방향으로 작용할 때와 반대 방향으로 작용할 때 합력은 각각 얼마인가?

13. 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합력을 구하는 방법을 쓰시오.

14. 100 m를 16초에 달린 학생의 속력은 몇 m/s인가?

15. 민규의 학교는 집에서 2.0 km 떨어져 있는데, 걸어서 가면 30분이 걸린다. 민규가 집에서 학교까지 가는 동안 민규의 평균 속력은 몇 km/h인지 구하시오.

16. 속력과 방향이 일정한 운동을 (       ) 운동이라고 한다.

17. 오른쪽 그래프는 직선 도로에서 달리는 자동차의 시간에 따른 속력을 나타낸 것이다.

(1) 자동차의 속력은 몇 m/s인지 구하시오.

(2) 자동차가 3초 동안 이동한 거리는 몇 m인지 구하시오.

18. 10 km의 거리를 4 km/h의 일정한 속력으로 걸어갈 때 걸리는 시간은 얼마인가?

19. 속력이 일정하게 증가하는 운동과 일정하게 감소하는 운동의 예를 쓰시오.

20. 등속 원운동과 진자 운동의 공통점과 차이점을 설명하시오.

21. 운동하는 물체에 힘이 작용하지 않으면 물체는 어떤 운동을 하는지 쓰시오.

22. 우주 비행사가 우주선을 수리하기 위해 우주선 밖으로 나올 때 비행사는 우주선과 튼튼한 끈으로 연결되어 있다. 만약, 이러한 끈이 없다면 우주 비행사는 어떤 운동을 하게 되며, 그런 운동을 하게 되는 이유를 설명하시오.

23. 위로 던진 공이 올라갈 때의 속력 변화를 공에 작용하는 힘과 관련지어 설명하시오.

24. 작용한 힘의 크기가 같을 때 속력이 변하는 정도는 물체의 질량과 어떤 관계가 있는가?

25. 높은 하늘에서 떨어지는 빗방울에는 중력이 계속 작용하지만 속력은 일정하다. 그 이유는 무엇인지 설명하시오.

26. 물체가 등속 원운동을 하기 위해서 필요한 힘을 (       )(이)라고 하며, 힘의 방향은 원의 (       ) 방향이다.

단원 마무리 문제

27. 각 현상과 관련된 힘의 종류를 찾아  선으로 연결하시오.

(1) 빗방울이 아래로 떨어진다. ∙       ∙ ㉠ 탄성력

(2) 굴러가던 공이 멈춘다.     ∙       ∙ ㉡ 중력

(3) 텔레비전 화면에 먼지가   ∙        ∙ ㉢ 전기력

달라붙는다.

(4) 번지 점프를 하면 줄이    ∙        ∙ ㉣ 마찰력

늘어나면서 속력이 감소한다.

28. 마찰력에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 수레에 짐을 많이 실을수록 수레와 바닥 사이의 마찰력이 증가한다. ㄴ. 항상 물체의 운동을 방해하려는 방향으로 작용한다. ㄷ. 표면이 매끄러울수록 마찰력이 커진다.

29. 다음은 질량과 무게를 비교한 표이다. 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오.

구분	질량	무게
장소가 달라질 때	㉠	달라진다.
단위	kg	㉡
측정 저울	㉢	용수철저울

30. 오른쪽 그림과 같이 용수철에 질량이 100 g인 추를 매달았더니 용수철의 길이가 2 cm 늘어났다. 질량이 300 g인 추를 매달면 용수철의 길이는 몇 cm 늘어나는지 쓰시오.

31. 다음 그림 (가), (나)와 같이 한 물체에 두 힘이 작용하고 있다.

(가)                      (나)

(가), (나)에서 물체에 작용하는 합력은 각각 몇 N인지 구하시오.

32. 오른쪽 그림과 같이 원형자석 A가 원형 자석 B 위에 떠서 정지해 있다.

- A

- B

(1) 자석 A에 작용하는 힘의 종류를 쓰시오.

(2) 자석 A와 B에 작용하는 합력은 각각 몇 N인지 쓰시오.

33. 오른쪽 그래프는 물체의 이동 거리를 시간에 따라 나타낸 것이다. 다음 설명의 빈칸을 완성하시오.

이 물체는 (        )(이)가 일정한 운동을 하였고, 2초 때 속력은 (       ) m/s이다.

34. 오른쪽 그래프는 두 물체 A와 B의 속력을 시간에 따라 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. A는 가만히 멈추어 있다. ㄴ. B의 속력은 일정하게 증가한다. ㄷ. 0초부터 5초까지 이동 거리는 A가 B의 2배이다.

35. 그림과 같이 마찰이 없는 수평면에 세 물체 A, B, C를 놓고 수평 방향으로 힘을 작용하였다. M 은 질량, F 는 힘을 나타낸다.

물체의 속력이 변하는 정도가 가장 큰 것과 가장 작은 것을 쓰시오.

36. 다음 그래프는 두 용수철 A와 B의 탄성력과 늘어난 길이 사이의 관계를 나타낸 것이다.

A와 B 중에서 더 강한 용수철을 고르고, 그 이유를 설명하시오.

정답과 해설

Ⅲ. 힘과 운동

1. 힘     2. 해설 참조     3. 지구 : 58.5 N, 달 : 9.8 N     4. 높이뛰기, 포환던지기, 역도     5. 접촉하지 않고도     6. 미는, 당기는     7. 무게, 거칠기     8. 마찰력을 크게 하여 공이 손에서 미끄러지지 않게 하기 위해     9. 탄성력     10. 그림 참조     11. 합력     12. 같은 방향 : 14 N, 반대 방향 : 6 N     13. 두 힘을 나타내는 화살표를 두 변으로 하는 평행사변형을 그릴 때 그 대각선이 합력을 나타낸다.      14. 6.25 m/s    15. 4 km/h     16. 등속 직선 운동     17. (1) 20 m/s  (2) 60 m     18. 2시간 30분     19. •속력이 일정하게 커지는 운동 : 빗면에서 아래로 굴린 공, 높은 곳에서 떨어지는 물체

•속력이 일정하게 작아지는 운동 : 빗면에서 위로 굴린 공, 위로 던진 물체가 올라갈 때

20. •공통점 : 방향이 계속 변하는 운동

•차이점 : 등속 원운동은 속력이 일정하지만 진자 운동은 속력이 계속 변한다.

21. 속력과 방향이 변하지 않는 등속 직선 운동을 한다.

22. 우주 공간에서 우주 비행사에 작용하는 힘이 없으므로, 우주 비행사는 우주선 밖으로 나올 때의 운동하는 관성에 의해 우주선으로부터 일정한 속력으로 멀리 날아간다.

23. 공이 위로 올라갈 때는 운동하는 방향과 반대 방향으로 중력이 작용해서 속력이 일정하게 느려진다.         24. 질량에 반비례한다.

25. 빗방울에 작용하는 중력과 공기의 마찰력이 힘의 평형을 이루어 빗방울에 작용하는 알짜힘이 0이 되므로 빗방울은 등속으로 떨어진다.

26. 구심력, 중심     27. (1) ㉡ (2) ㉣ (3) ㉢ (4) ㉠     28. ㄱ, ㄴ    29. ㉠ 일정하다 ㉡ N(뉴턴) ㉢ 윗접시저울        30. 6 cm

31. (가) 45 N, (나) 15 N     32. ⑴ 중력, 자기력 ⑵ A : 0, B : 0       33. 속력, 2     34. ㄴ, ㄷ   35. 가장 큰 것 : B, 가장 작은 것 : C

36. B, 탄성력이 같을 때 B가 조금 늘어나기 때문이다.

2.

3. 질량 6 kg인 물체의 무게는 9.8 × 6 kg = 58.8 N이다. 달에서 물체에 작용하는 중력의 크기는 지구에서의 6배이므로 58.8 N × [eqn: {1} over {6}]= 9.8 N이다.

4. 달에서 작용하는 중력의 크기는 지구에서보다 작으므로 높이 도약하거나 멀리 던지거나 무거운 것을 들어 올리는 데 유리하다.

5. 자석 주위에는 자기장이 생기고 전기를 띤 물체 주위에는 전기장이 생기므로 자기력과 전기력은 물체끼리 접촉하지 않고도 작용한다.

7. 마찰력의 크기는 물체의 무게가 무거울수록, 표면이 거칠수록 커진다. 그러나 접촉면의 넓이와는 관계가 없다.

10.

풍선이 좌우로 찌그러져 있으므로 원래 모양으로 되돌아가려는 방향으로 탄성력이 작용한다.

12. 두 힘의 방향이 같을 때는 10 N+4 N=14 N이고, 반대 방향일 때는 10 N-4 N=6 N이다.

13. 두 힘을 나타내는 화살표를 이웃한 두 변으로 하는 평행사변형을 그려 그 대각선으로 합력의 크기와 방향을 구할 수 있다.

14. [eqn: 속력= {이동~거리} over {걸린~시간} = rm {100~m} over {16~s} =6.25~m/s]

15. [eqn: 속력= {전체~이동~거리} over {걸린~시간} = rm {2`km} over {0.5`h} =4```km/h]

17. (1) 그래프에서 속력은 20 m/s로 일정하다.

(2) 이동 거리 = 속력 × 시간 = 20 m/s × 3s = 60 m

18. [eqn: 걸린~시간= {이동~거리} over {속력} = rm {10``km} over {4`km/h} =2.5h]

24. 같은 힘을 작용할 때 운동하는 물체의 속력은 질량이 작을수록 크게 변한다.

26. 물체가 원운동을 계속 하기 위해서는 원의 중심 쪽으로 잡아당기는 구심력이 필요하다.

28. 마찰력의 크기는 물체의 무게가 무거울수록, 표면이 거칠수록 크다. 또 마찰력은 항상 물체의 움직임을 방해하는 방향으로 작용한다.

29. 질량은 측정 장소에 따라 변하지 않고 일정한 양으로, 윗접시저울로 측정하고 단위는 kg(킬로그램) 등을 사용한다.

30. 용수철이 늘어나는 길이는 작용한 힘의 크기에 비례한다.

31. (가)의 경우 두 힘이 같은 방향으로 작용하므로 합력은 15 N+30 N=45 N이고, (나)의 경우 두 힘이 반대 방향으로 작용하므로 25 N - 10 N=15 N이다.

32. 자석 A에는 아래로 작용하는 중력과 위로 작용하는 자기력(미는 힘)이 평형을 이루고 있다.

33. 그래프에서 이동 거리가 시간에 따라 일정하게 증가하는 것으로 보아 속력이 일정한 운동임을 알 수 있고, 물체의 속력은 그래프에서 구할 수 있다.

[eqn: 속력= {이동~거리} over {걸린~시간} = rm {20~m} over {1~s} =20~m/s]

34. A는 시간에 따라 속력이 일정한 운동을 하고, B는 시간에 따라 속력이 일정하게 증가하는 운동을 한다. 또 5초까지 A의 이동 거리는 10 m/s × 5 s = 50 m, B의 이동 거리는 5 m/s × 5 s = 25 m로 A가 B의 2배이다.

35. 물체에 작용한 힘이 클수록, 물체의 질량이 작을수록 물체의 속력 변화가 크다.

36. 그래프에서 같은 힘을 작용할 때 A가 더 많이 늘어나므로 B를 늘어나게 하기가 더 어렵다.