Ⅲ. 힘과 운동

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개념 확인 문제

힘은 한 물체와 다른 물체 사이의 (       )이다.

1 cm 길이의 화살표가 2 N의 힘을 나타낸다면, 오른쪽 화살표가 나타내는 힘의 크기는 얼마인가?

지구와 물체가 서로 당기는 힘을 (       )이라고 한다.

지구에서 질량 50 kg인 사람이 달에 가서 측정하면 질량과 몸무게는 각각 얼마일까?

자석과 쇠붙이 또는 자석과 자석 사이에 작용하는 힘은      ( 자기력, 전기력 )이고, 전기를 띤 두 물체 사이에 작용하는 힘은 ( 자기력, 전기력 )이다.

물체가 서로 떨어져 있어도 작용하는 힘의 종류를 모두 쓰시오.

힘을 받아 변형된 물체가 원래 상태로 되돌아가는 성질을    (      )이라 하고, 이 성질에 의해 나타나는 힘을 (      )이라고 한다.

오른쪽 그림과 같이 용수철을 당겼을 때 탄성력의 방향을 화살표로 표시하시오.

두 물체의 접촉면 사이에서 물체의 운동을 방해하는 힘을 무엇이라고 하는가?

마찰력의 크기에 영향을 주는 요인을 쓰시오.

용수철에 추를 매달 때 용수철의 늘어난 길이는 추의 개수에 ( 비례, 반비례 )한다.

길이가 10 cm인 용수철에 8 N의 추를 매달았더니 용수철의 전체 길이가 18 cm가 되었다. 이 용수철에 필통을 매달았더니 용수철의 전체 길이가 14 cm가 되었다면, 필통의 무게는 몇 N인가?

두 사람이 하나의 수레를 당기고 있다. 한 사람은 200 N의 힘으로 오른쪽으로, 다른 사람은 140 N의 힘으로 왼쪽으로 당기고 있다면, 수레에 작용하는 합력은 몇 N인가?

물체에 작용하는 두 힘이 평형을 이루려면 두 힘의 크기는   (        ), 방향은 (        )가 되어야 한다. 이때 알짜힘은 (        )이 된다.

다음 그림에 두 힘의 합력을 화살표로 표시하시오.

나란하지 않은 방향으로 작용하는 두 힘이 이루는 각이 클수록 합력의 크기는 어떻게 되는가?

속력은 물체의 이동 (      )를 이동하는 동안 걸린 (      )으로 나누어 구한다.

15분 동안 18 km를 달리는 자동차의 평균 속력은 몇 m/s인가?

속력과 운동 방향이 변하지 않는 운동을 (      )이라고 한다.

등속 직선 운동하는 물체에 작용하는 알짜힘은 얼마인가?

수평면에서 5 N으로 물체를 끌고 가는 동안 물체가 등속 직선 운동을 하였다. 이 물체에 작용하는 마찰력은 몇 N인가?

물체에 힘이 작용하지 않으면 정지해 있는 물체는 계속 정지해 있고 운동하는 물체는 계속 운동하려고 하는데, 이러한 성질을 무엇이라고 하는가?

앞으로 달리던 버스가 갑자기 정지하면 버스 안의 승객은 어느 방향으로 넘어질까?

아래로 떨어지는 물체는 속력이 일정하게 (      )하고, 위로 던져 올린 물체는 위로 올라가는 동안 속력이 일정하게      (       )한다.

속력이 일정하게 증가하는 물체의 운동을 찍은 다중 섬광 사진에서 물체와 물체 사이의 간격은 어떻게 달라지는가?

생활에서 속력이 일정하게 증가하는 운동의 예를 쓰시오.

물체가 운동할 때 물체의 운동 방향과 ( 같은, 반대 ) 방향으로 계속 알짜힘이 작용하면 속력이 일정하게 증가하는 운동을 한다.

물체에 작용하는 알짜힘이 2배가 되면 물체의 속력이 변하는 정도는 어떻게 되는가?

물체에 작용하는 힘이 ( 클수록, 작을수록 ) 물체의 운동 방향이 많이 변한다.

물체의 운동 방향을 바꾸기 위해 힘을 어떻게 작용해야 하는지 설명하시오.

단원 마무리 문제

물체에 힘이 작용할 때 나타나는 현상이 아닌 것은?

① 물체의 모양이 찌그러진다.

② 움직이던 물체가 정지한다.

③ 정지해 있던 물체가 움직인다.

④ 움직이던 물체의 운동 방향이 바뀐다.

⑤ 물체가 한 방향으로 같은 속력으로 운동한다.

다음 현상과 관련 있는 힘을 쓰시오.

⑴ 높은 곳에 있는 돌이 아래로 떨어진다.

⑵ 금속판을 전자석 기중기로 들어 올린다.

⑶ 눈길을 자동차로 달릴 때 바퀴에 체인을 감으면 덜 미끄러진다.

다음 그림과 같이 지구로부터 같은 거리 (가), (나) 위치에 질량이 같은 물체가 있다.

각 위치에서 중력 방향을 바르게 짝지은 것은?

(가)    (나)             (가)    (나)

①   A      D          ②   A      E

③   B      D          ④   C      D

⑤   C      F

오른쪽 그래프는 용수철에 매단 추의 개수와 늘어난 길이의 관계를 나타낸 것이다. 이 용수철을 손으로 당겨 12 cm 늘어나게 하는 데 필요한 힘은? (단, 추 1개의 무게는 9.8 N이다.)

① 4.9 N          ② 9.8 N          ③ 14.7 N

④ 58.8 N         ⑤ 98 N

오른쪽 그림과 같이 용수철에 호박이 가만히 매달려 있다. 이때 호박에 작용하여 평형을 이루는 두 힘을 쓰시오.

오른쪽 그림과 같이 두 힘이 작용할 때 벽돌이 가만히 매달려 있다. 이 벽돌의 무게는 몇 N인지 쓰시오. (단, 모눈종이 한 칸은 1 N이다.)

다음과 같이 같은 크기의 두 힘 F가 한 점에 작용하고 있다. 이때 합력이 가장 큰 경우는?

①

②

③

④

⑤

등속 직선 운동에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 속력이 일정하게 빨라지는 운동이다.

② 속력이 일정하게 느려지는 운동이다.

③ 운동 방향이 매 순간 변하는 운동이다.

④ 물체의 이동 거리가 시간에 비례하여 증가하는 운동이다.

⑤ 물체의 이동 거리가 시간에 관계없이 일정한 운동이다.

오른쪽 그래프는 직선 운동하는 어떤 물체의 시간에 따른 속력 변화를 나타낸 것이다.

⑴ 이 물체는 어떤 운동을 하였는가?

⑵ 이 물체가 5초 동안 이동한 거리는 몇m인가?

오른쪽 그림은 높은 곳에서 공이 낙하하는 모습을 촬영한 것이다. 이 공의 운동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 방향이 일정한 운동이다.

② 알짜힘이 0인 운동이다.

③ 낙하할수록 속력이 점점 증가한다.

④ 힘의 방향과 공의 운동 방향이 같다.

⑤ 낙하하는 동안 일정한 크기의 힘을 받는다.

오른쪽 그래프는 같은 물체 A, B의 시간에 따른 속력의 변화를 나타낸 것이다. A, B에 작용한 힘의 크기의 비 FA ： FB는 얼마인가?

① 1：1         ② 1：2          ③ 1：4

④ 2：1          ⑤ 4：1

정답과 해설

Ⅲ. 힘과 운동

1. 상호 작용     2. 8 N     3. 중력     4. 질량 : 50 kg, 몸무게 : 81.6 N     5. 자기력, 전기력     6. 중력, 자기력, 전기력     7. 탄성, 탄성력

8.        9. 마찰력     10. 접촉면의 거칠기, 물체의 무게     11. 비례     12. 4 N   13. 60 N     14. 같고, 반대, 0      15. 해설 참조

16. 합력의 크기는 작아진다.      17. 거리, 시간    18. 20 m/s    19. 등속 직선 운동    20. 0    21. 5 N  22. 관성    23. 앞쪽    24. 증가, 감소    25. 점점 넓어진다.    26. 높은 곳에서 떨어지는 공, 내리막길을 내려오는 자전거    27. 같은    28. 속력이 변하는 정도는 2배가 된다.     29. 클수록    30. 물체의 운동 방향과 나란하지 않은 방향으로 힘이 작용하면 물체의 운동 방향이 변한다.     31. ①     32. (1) 중력 (2) 자기력 (3) 마찰력     33. ④     34. ④     35. 중력, 탄성력     36. 3 N     37. ①     38. ④     39. (1) 등속 직선 운동 (2) 50 m     40. ②     41. ⑤

2. 힘의 크기는 화살표의 길이에 비례하므로

1 cm：2N = 4 cm：x에서 힘의 크기 x = 8 N이다.

8. 용수철을 오른쪽으로 잡아당겨 늘어나게 하였으므로 탄성력의 방향은 왼쪽이다.

12. 8 N인 추를 매달면 용수철은 8 cm 늘어난다. 용수철의 늘어난 길이는 추의 무게에 비례하므로 8 N：8 cm = x：4 cm에서 필통의 무게 x = 4 N이다.

13. 200 N - 140 N = 60 N

15.

18. [eqn: 평균~속력= { 전체~이동~거리} over {걸린~시간 }=rm {18 ~km } over {15분 }= {18000~m } over {900~s }=20~ m/s]

21. 물체에 작용하는 알짜힘이 0이 되어야 하므로 마찰력은 끄는 힘과 같은 5 N이다.

31. 힘을 받은 물체는 모양이 변하거나 운동 상태가 달라진다. 물체가 한 방향으로 같은 속력으로 운동할 때 물체의 운동 상태는 변함이 없다.

32. ⑴ 높은 곳에서 가만히 놓은 물체는 중력을 받아 아래로 떨어진다.

⑵ 전자석 기중기는 금속판이 자석에 붙는 힘인 자기력을 이용한 것이다.

⑶ 자동차 바퀴에 체인을 감는 것은 바퀴의 마찰력을 증가시키기 위한 것이다.

33. 물체는 항상 지구 중심 방향을 항해 떨어진다. 따라서 (가) 위치에서는 C 방향으로 떨어지고, (나) 위치에서는 D 방향으로 떨어진다.

34. 추 1개의 무게는 9.8 N이고, 추의 무게는 용수철의 늘어난 길이에 비례한다. 추의 무게는 용수철을 당기는 힘을 의미하므로, 힘의 크기는 용수철의 늘어난 길이에 비례한다. 따라서 그래프에서 용수철의 늘어난 길이가 12 cm일 때 용수철을 당기는 힘의 크기는 58.8 N이다.

35. 용수철에 가만히 매달려 있는 호박은 지구가 잡아당기는 중력과 용수철의 탄성력이 평형을 이루고 있다.

36. 벽돌에 나란하지 않은 방향으로 작용하는 두 힘의 합력은 평행사변형법으로 구할 수 있다. 두 힘의 평행선을 각각 그은 후, 만나는 점을 화살표로 연결하면 이것이 두 힘의 합력이 된다. 따라서 합력은 모눈종이의 3칸에 해당한다.

37. 두 힘이 이루는 각도가 작을수록 합력의 크기는 커진다.

38. 등속 직선 운동은 속력이 일정하므로 물체의 이동 거리는 시간에 따라 일정하게 증가한다.

39. ⑴ 속력이 10 m/s로 일정한 등속 직선 운동을 나타낸다.

⑵ 물체가 5초 동안 이동한 거리는 10 m/s × 5 s = 50 m이다.

40. 높은 곳에서 떨어지는 공은 운동 방향과 같은 방향으로 중력이 작용하여 속력이 점점 증가하는 운동을 한다.

41.  물체A, B에 작용한 힘의 크기는 물체의 속력이 변하는 정도에 비례한다. 따라서 속력 변화의 비가 8：2 = 4：1이므로 물체에 작용한 힘의 크기의 비는 4：1이다.