Ⅰ. 역학과 에너지

02. 뉴턴 운동 법칙

정답과 해설

[정답] ③

ㄱ. 각각의 운동 방정식과 가속도의 크기는 다음과 같다.

해설

(가) : [eqn: 2mg=(2m+m)a~~ THEREFORE a= {2} over {3} g]

(나) : [eqn: 2mg-mg=(2m+m)a~~ THEREFORE a= {1} over {3} g]

따라서 A의 가속도의 크기는 (가)에서가 (나)에서의 2배이다.

ㄴ. B의 가속도는 (가)에서가 (나)에서의 2배이므로 알짜힘의 크기도 (가)에서가 (나)에서의 2배이다.

ㄷ. (가)에서 실이 B를 당기는 힘의 크기는 실이 A를 당기는 힘의 크기와 같으므로 다음과 같다.

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[eqn: T _{B} =T _{A} =m _{A} a _{A} =m TIMES {2} over {3} g= {2} over {3} mg]

[정답] ③

ㄱ. 시간-속도 그래프에서 기울기는 가속도이므로 0～2초까지 실로 연결된 A와 B의 가속도의 크기는 1 m/s2이다. B의 질량을 m 이라 하면 가속도 법칙에 의해 [eqn: F _{0} =( rm 2``kg TIMES m) TIMES 1``m/s ^{2}]이다. 2～4초까지 B의 가속도의 크기는 2 m/s2이다. 가속도 법칙을 적용하면 [eqn: F_0 =m times rm 2m/s^2]이다. 따라서 2+m = 2m에서 B의 질량 m = 2 kg이다.

해설

ㄴ. [eqn: F_0 =2m]이고 m은 2 kg이므로 [eqn: F _{0} =4`` rm N]이다.

ㄷ. 줄이 끊어진 후 A는 등속 직선 운동을 하고, B는 등가속도 직선 운동을 하므로 A와 B 사이의 거리는 점점 멀어진다. 속도-시간 그래프 아랫부분의 넓이는 이동 거리이므로 A와 B 사이의 거리는 4초일 때가 2초일 때보다 2～4초까지의 그래프의 아랫부분 넓이의 차, 즉 4 m만큼 더 멀어진다.

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[정답] ④

ㄴ. (나)에서 실로 연결된 두 물체가 B에 작용하는 중력에 의해 가속도 운동을 하므로, 가속도 [eqn: a _{(나)} = {mg} over m+m{}= {1 } over {2 }g]이다.

해설

ㄷ. (나)에서 용수철저울에 측정되는 힘의 크기는 A에 작용하는 알짜힘과 같으며, A에 작용하는 알짜힘은 A의 질량과 가속도의 곱이므로 [eqn: F_A =ma =m× { 1} over {2 }g= { 1} over {2 }mg]이다.

ㄱ. (가)에서 용수철저울로 측정한 힘의 크기는 실이 당기는 힘이다. 두 물체는 정지해 있으므로, 실이 물체 A, B를 각각 당기는 힘은 중력 [eqn: mg]와 평형을 이룬다. 따라서 용수철저울로 측정한 힘의 크기는 [eqn: mg]이다.

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[정답] ⑤

ㄱ. 뉴턴의 운동 제2법칙에 따라 일정한 힘을 받는 물체는 등가속도 직선 운동을 한다.

해설

ㄴ. 등가속도 직선 운동의 식 [eqn: 2as =v^2 -v_0 ^2]에서 [eqn: a= { v^2} over {2L }]이므로 물체에 작용하는 힘 [eqn: F=ma]= [eqn: {mv ^{2}} over {2L}]이다.

ㄷ. 등가속도 직선 운동의 식에서 이동 거리 [eqn: L= {1} over {2}at ^{ 2}]에서 정지할 때까지 걸린 시간 [eqn: t= sqrt {{2L} over {a}} = sqrt {2L TIMES {2L} over {v ^{2}}} = {2L} over {v}]이다.

[정답] ④

관성력은 계가 가속 운동하는 방향과 반대 방향으로 생기는 가상적인 힘이다. 그림 (나)에서 실험 기구 A는 위로, 실험 기구 B는 아래로 가속 운동하며 가속도의 크기는 동일하다. 이때 가속도의 크기는 [eqn: a]라고 하고 중력 가속도를 [eqn: g], 추의 질량을 [eqn: m]이라고 하면, 실험 기구 A에서는 아래로 관성력 [eqn: ma]가 가속 운동하지 않는 실험 기구에 있던 추의 무게 [eqn: W_{ 0}=mg]에 더해지게 된다. (즉, (나)에서 실험 기구 A는 관성력에 의해 [eqn: W_{ rmA}=mg+ma=m(g+a)]이다.)

해설

그러나 실험 기구 B에서는 위로 관성력 [eqn: ma]가 작용하면서 가속 운동하지 않는 실험 기구에 있던 추의 무게 [eqn: W_{ 0}=mg]보다 [eqn: ma]만큼 가벼워진다. (즉, (나)에서 실험 기구 B는 관성력에 의해 [eqn: W _{rm B it} =mg-ma=m(g-a)]이다.)

따라서 [eqn: W _{A} ```>``W _{0} >`W _{B}]이다.

[정답] ①

ㄱ. 속도-시간 그래프의 아래 면적이 물체의 이동 거리이므로 0초에서 4초까지 이동 거리는 [eqn: {1} over {2} TIMES 4 TIMES 12=24( rm m)]이다.

해설

ㄴ. 속도-시간 그래프의 기울기가 물체의 가속도이므로 가속도의 크기는 [eqn: 12 over 4 = 3 (rmm/s^2 )]이다.

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ㄷ. 물체에 작용하는 힘의 크기는 6 N이고 가속도는 [eqn: 3( rm m/s ^{2} )]이므로 운동 제2법칙에 따라 물체의 질량은 [eqn: {6} over {3} =2( rm kg)]이다.

[정답] ⑤

ㄱ. C가 지면에 닿은 후 A와 B는 등속도 운동하므로 A와 B의 질량은 같다. A와 B의 질량을 [eqn: m], C의 질량을 [eqn: m _{c}]라고 하면 A에 일정한 힘 [eqn: rm F]를 가할 때, [eqn: rm F+10 it m=10m _{c} +10m]이므로 [eqn: rm F=10 it m _{c}]가 되어 [eqn: rm F]의 크기는 C에 작용하는 중력의 크기와 같다.

해설

ㄴ. 0초에서 2초까지 A의 가속도의 크기가 [eqn: rm 2m/s ^{ 2}]이므로 운동 방정식을 적용하면,□[eqn: 10m _{c} =(2m+m _{c} ) TIMES 2]에서 [eqn: m=2m _{c}]이므로 A의 질량은 C의 질량의 2배이다.

ㄷ. p가 B를 당기는 힘의 크기를 [eqn: rm T _{p}], q가 B를 당기는 힘의 크기를 [eqn: rm T _{q}]라 하고 운동 방정식을 적용하면, [eqn: 10 it m+ rm T _{p} -T _{q} =2 it m]에서 [eqn: rm T _{p} =T _{q} +8 it m]이므로 1초일 때, p가 B를 당기는 힘의 크기는 q가 B를 당기는 힘의 크기보다 크다.

[정답] ⑤

ㄴ. A의 질량을 [eqn: m _{rm A it}], C의 질량을 [eqn: m _{rm C it}]라고 하자. 실이 끊어지기 전과 후의 B의 가속도의 크기는 [eqn: 5 rm m/s ^{2}]으로 같다. 실이 끊어지기 전 A, B, C에 운동 방정식을 적용하면 [eqn: 10m _{rm A it} -10m _{rm C it} =(m _{rm A it} +m+m _{rm C it} ) TIMES 5], 실이 끊어진 후 B, C에 운동 방정식을 적용하면 [eqn: 10m _{rm C it} =(m+m _{rm C it} ) TIMES 5]에서 [eqn: m _{rm A it} =4m], [eqn: m _{rm C it} =m]이므로 질량은 A가 C의 4배이다.

해설

ㄷ. 줄이 끊어진 후 B와 C의 역학적 에너지는 보존된다. B의 역학적 에너지는 2초에서 3초 동안 감소하므로 C의 역학적 에너지는 2초에서 3초 동안 증가한다. 따라서 C의 역학적 에너지는 3초일 때가 2초일 때보다 크다.

ㄱ. B와 C는 실로 연결되어 하나의 물체처럼 운동한다. 1초일 때와 3초일 때, B의 운동 방향이 같으므로 C의 운동 방향도 같다.

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[정답] ④

실험 A, B, C에서 수레의 가속도의 크기를 각각 [eqn: a _{A}], [eqn: a _{B}], [eqn: a _{C}]라고 하면 [eqn: a _{A} = {1} over {3} g], [eqn: a _{B} = {1} over {2} g], [eqn: a _{C} = {2} over {5} g]이므로 A, B, C는 각각 ㉢, ㉠, ㉡ 순이다.

해설

[정답] ⑤ ㄱ. A가 B에 작용하는 자기력과 B가 A에 작용하는 자기력은 크기가 같고, 방향이 반대이며 작용점이 서로 다른 물체에 있으므로 작용과 반작용 관계이다.

해설

ㄴ. A가 컵을 누르는 힘의 크기는 □A에 작용하는 중력의 크기+B에 작용하는 중력의 크기+A와 B 사이의 자기력에 의해 누르는 힘□이므로 B에 작용하는 중력의 크기보다 크다.

ㄷ. B를 제거하면 A가 컵을 누르는 힘 중 B에 작용하는 중력만큼 힘의 크기가 감소한다.

줄이 끊어지기 전                   줄이 끊어진 후

[정답] ①

ㄱ. A의 질량을 [eqn: m_A] , B의 질량을 [eqn: m], C의 질량을 [eqn: 3m]이라고 하면, A의 가속도의 크기는 (가)에서가 (나)에서의 2배이므로 [eqn: {F}over{m_A +m}]=[eqn: {F}over{m_A +3m}][eqn: times][eqn: 2]로부터 [eqn: m_A =m]이다. 따라서 A의 질량은 B의 질량과 같다.

해설

ㄴ. C에 작용하는 알짜힘의 크기는 [eqn: 3over4 F], B에 작용하는 알짜힘의 크기는 [eqn: 1over2 F]이므로 C에 작용하는 알짜힘의 크기는 B에 작용하는 알짜힘의 크기의 [eqn: 3over2]배이다.

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ㄷ. (가)에서 실이 A를 당기는 힘의 크기는 [eqn: 1over2 F]이고, (나)에서 실이 C를 당기는 힘의 크기는 실이 A를 당기는 힘의 크기와 같으므로 [eqn: 1over4 F]이다. 따라서 (가)에서 실이 A를 당기는 힘의 크기는 (나)에서 실이 C를 당기는 힘의 크기의 2배이다.

[정답] ④

수레의 질량을 [eqn: M], 추의 질량을 [eqn: m], Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ일 때의 가속도의 크기를 각각 [eqn: a _{Ⅰ}], [eqn: a _{Ⅱ}], [eqn: a _{Ⅲ}], [eqn: a _{Ⅳ}]라고 하면 [eqn: a _{Ⅰ} = {mg} over {M+4m}], [eqn: a _{Ⅱ} = {2mg} over {M+4m}], [eqn: a _{Ⅲ} = {3mg} over {M+4m}], [eqn: a _{Ⅳ} = {4mg} over {M+4m}]이므로 가장 적절한 그래프는 ④번이다.

해설

[정답] ⑤

ㄱ. 추의 가속도를 □라 하고, 추와 수레를 한 물체로 생각하여 운동 방정식을 적용하면 [eqn: mg=2ma]가 되어 [eqn: a= 1over2 g]이다.

해설

ㄴ. Ⅱ에서 추의 가속도는 [eqn: 3over4 g]이므로 추의 질량을 [eqn: m_0]이라 하고 추와 수레를 한 물체로 생각하여 운동 방정식을 적용하면 [eqn: m_0 g =][eqn: (m+m_0 ) times][eqn: 3over4 g]가 되어 [eqn: m_0 =3m]이다.

ㄷ. 실이 추를 당기는 힘의 크기는 실이 수레를 당기는 힘의 크기와 같고 실이 수레를 당기는 힘의 크기는 수레에 작용하는 알짜힘의 크기 [eqn: 3over4 mg]와 같다.

[정답] ①

ㄱ. A의 가속도 크기는 [eqn: g]이고, B의 가속도 크기는 [eqn: 4mg-mg=(2m+4m)a]에서 [eqn: a= {1} over {2} g]이다. 따라서 A의 가속도 크기는 B의 2배이다.

해설

ㄴ. A에 작용하는 알짜힘은 중력뿐이므로 [eqn: 3mg]이고, C에 작용하는 알짜힘의 크기는 중력에서 실이 잡아당기는 힘을 뺀 [eqn: 4mg-2mg=2mg]이다.

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ㄷ. B와 C 사이에 연결된 실에 걸리는 힘은 [eqn: 2mg]이다.

[정답] ④

A와 B의 질량을 [eqn: m], 중력 가속도를 10 m/s2이라고 하고, 빗면에 나란한 아래 방향으로 B에 작용하는 중력의 크기를 [eqn: F]라고 하면 A, B, C가 정지해 있을 때 알짜힘은 0이므로 [eqn: F]-20=0에서 [eqn: F]=20 N이다.

속력 - 시간 그래프에서 기울기는 가속도를 의미한다. p가 끊어진 경우 A의 가속도의 크기를 [eqn: 3t]이라 하면, q가 끊어진 경우 A의 가속도의 크기는 [eqn: 2t]이다. p가 끊어졌을 때 A와 C는 함께 운동하므로 운동 방정식 20 N=(2+[eqn: m])×[eqn: 3t]… ①이고, q가 끊어졌을 때 A와 B는 함께 운동하므로 운동 방정식 20 N=([eqn: m]+[eqn: m])×[eqn: 2t]… ②이다. ①, ②를 정리하면 3(2+[eqn: m])=2×[eqn: 2m]에서 [eqn: m]=6 kg이다.

[정답] ①

ㄱ. [eqn: t _{2}]일 때 저울의 눈금이 +0.1 N이므로 로봇은 수직 봉의 아래쪽으로 힘을 작용한 것이다. 이때 로봇에 작용하는 알짜힘은 로봇이 수직 봉에 작용한 힘의 반작용이므로 로봇에 작용하는 알짜힘의 방향은 연직 윗방향이다.

해설

ㄴ. [eqn: t _{3}]일 때 저울의 측정값은 0이므로 로봇에 작용한 알짜힘은 0이다. 로봇에 작용한 알짜힘이 0이 되기 전에 로봇은 윗방향으로 운동하고 있었으므로 [eqn: t _{3}]일 때 로봇은 윗방향으로 등속도 운동을 한다.

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ㄷ. 로봇의 질량은 0.1 kg이고, [eqn: t _{4}]일 때 로봇에 작용하는 알짜힘의 크기는 0.2 N이므로 가속도의 크기는 [eqn: a= {F} over {m} = {0.2} over {0.1}]=2 m/s2이다.

[정답] ⑤

A, B, C는 함께 등가속도 직선 운동 하므로 가속도의 크기가 같다. A, B, C를 한 덩어리로 생각하면 (가)와 (나)에서 물체의 가속도의 크기는 [eqn: a= {F} over {m} = {24`` rm N} over {(4+6+2) rm kg} =2`m/s ^{2}]이다.

해설

(가)와 (나)에서 A에 작용하는 알짜힘의 크기를 [eqn: F _{RMA}]라고 하면, [eqn: F _{rm A} =4``kg TIMES 2`m/s ^{2} =8`N]이다.

(가)에서 A에 오른쪽으로 24 N의 힘이 작용하고, 왼쪽으로 B가 A에 힘을 작용하여 알짜힘의 크기가 8 N이므로, 8 N=24 N-(B가 A에 작용하는 힘의 크기)에서 B가 A에 작용하는 힘의 크기는 16 N이다. B가 A에 작용하는 힘은 A가 B에 작용하는 힘과 작용 반작용 관계이므로, [eqn: F _{1} =16 rm `N]이다.

(나)에서 A가 B에 작용하는 힘은 B가 A에 작용하는 힘과 작용 반작용 관계이고, B가 A에 작용하는 힘은 A에 작용하는 알짜힘과 같다. 즉, A가 B에 작용하는 힘의 크기는 A에 작용하는 알짜힘의 크기와 같다. A에 작용하는 알짜힘의 크기가 8 N이므로, [eqn: F _{2} =8` rm N]이다.

따라서 [eqn: F _{1} :F _{2}]=16 N：8 N=2：1이다.

[정답] ②

ㄴ. 실이 끊어지기 전 A와 B는 함께 운동하였으므로, (나)에서 2초일 때 A의 속력은 2 m/s이다. 실이 끊어진 후 A에 작용하는 알짜힘은 크기가 [eqn: F]이고 방향이 왼쪽이므로 A의 가속도의 크기는 [eqn: {it F} over {1 rm `kg} = {{1} over {2} rm `N} over {1` rm kg} = {1} over {2} `m/s ^{2}]이고, 방향은 왼쪽이다. 따라서 실이 끊어진 후 A의 가속도 [eqn: a _{rm A} =- {1} over {2} `m/s ^{2}]이고, 3초일 때 A의 속력 [eqn: v=v _{0} a _{rmA}it t=2+(- {1} over {2} ) TIMES 1=1.5`{rmm/s}]이다.

해설

ㄱ. 속력-시간 그래프에서 기울기는 가속도의 크기이고, (나)에서 2초일 때 기울기가 변하였으므로 실은 2초일 때 끊어졌다. 실이 끊어지기 전 A, B의 가속도의 크기는 [eqn: {1} over {2} rm `m/s ^{2}]이고, 실이 끊어진 후 B의 가속도의 크기는 [eqn: 1`rmm/s ^{2}]이다. B의 질량을 [eqn: m]이라 하면, 실이 끊어지기 전과 후의 운동 방정식은 다음과 같다.

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실이 끊어지기 전 A, B의 운동 방정식: [eqn: 4F-F=(1+m) TIMES {1} over {2}]

실이 끊어진 후 B의 운동 방정식: [eqn: 4F=m TIMES 1]

두 식을 연립하여 정리하면 [eqn: F= {1} over {2} ` rm N], [eqn: m=2 rm `kg]이다.

ㄷ. 실이 끊어진 순간인 2초일 때 A와 B의 속력은 2 m/s이고, 실이 끊어진 후 A의 가속도 [eqn: a _{rm A} =- {1} over {2} `m/s ^{2}], B의 가속도[eqn: a _{rm B} =1`m/s ^{2}]이다. 등가속도 운동 식 [eqn: s=v _{0} t+ {1} over {2} at ^{2}]에서 2초부터 3초까지 A, B가 각각 이동한 거리는 [eqn: {7} over {4} ` rm m], [eqn: {5} over {2} ` rm m]이다.

2초일 때 A와 B 사이의 거리를 [eqn: s _{0}]라고 하면, 3초일 때 A와 B 사이의 거리는[eqn: s _{0} + {5} over {2} - {7} over {4} = LEFT ( s _{0} + {3} over {4} RIGHT ) rm `m]…①이다.

또 2초부터 4초까지 A와 B가 각각 이동한 거리는 3 m, 6 m이다.

따라서 4초일 때 A와 B 사이의 거리는 [eqn: s _{0} +6-3=(s _{0} +3) rm `m]…②이다.

4초일 때와 3초일 때 A와 B 사이의 거리를 비교하면 식 ②-①에서 [eqn: 3- {3} over {4} =2.25 rm `m]이다. 그러므로 A와 B 사이의 거리는 4초일 때가 3초일 때보다 2.25 m만큼 크다.

[정답] ④

ㄴ. 실 p가 끊어진 후 수레는 실에 매달린 물체 1개와 함께 같은 크기의 가속도로 운동하므로, 이때의 가속도 [eqn: a prime = {m TIMES 10} over {8m+m} = {10} over {9} rm `m/s ^{2}]이다. 따라서 2초일 때, 수레의 가속도의 크기는 [eqn: {10} over {9} rm `m/s ^{2}]이다.

해설

ㄷ. 수레는 실 p가 끊어지기 전 0초부터 1초까지 2 m/s2의 가속도로 운동하고, 실 p가 끊어진 후 1초부터 2초까지 [eqn: {10} over {9} rm `m/s ^{2}]의 가속도로 운동한다. 각 구간에서 수레가 이동한 거리는 등

가속도 운동 식 [eqn: s=v _{0} t+ {1} over {2} at ^{2}]에 따라 다음과 같다.

0초부터 1초까지 수레가 이동한 거리: [eqn: 0+ {1} over {2} TIMES 2 TIMES 1 ^{2} =1(rmm)]

1초부터 2초까지 수레가 이동한 거리:

[eqn: 2 TIMES 1+ {1} over {2} TIMES {10} over {9} TIMES 1 ^{2} = {23} over {9} (rmm)]

따라서 0초부터 2초까지 수레가 이동한 거리는

[eqn: rm 1`m+ {23} over {9} `m= {32} over {9} `m]이다.

ㄱ. 수레를 가만히 놓은 순간부터 실 p가 끊어지기 전까지 수레는 실에 매달린 두 물체와 함께 운동하므로 수레와 두 물체는 가속도의 크기가 같다. 수레와 두 물체를 한 덩어리로 생각하면, 한 덩어리가 된 물체의 질량은 [eqn: 8m+m+m]이고, 물체에 작용하는 알짜힘은 실에 매달린 두 물체에 작용하는 중력 [eqn: 2mg]이다. 뉴턴 운동 제2법칙에 따라 한 덩어리가 된 물체의 가속도 [eqn: a= {2m TIMES 10} over {8m+m+m} =2` rm (m/s ^{2} )]이다.

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따라서 1초일 때, 수레의 속도의 크기는 등가속도 운동 식 [eqn: v=v _{0} +at]에 따라 0+2×1=2 m/s이다.

[정답] ⑤

정지해 있는 철수에 작용하는 합력과 정지해 있는 배에 작용하는 합력은 모두 0이다.

해설

ㄴ. 철수에 아랫방향으로 작용하는 중력의 크기와 배가 철수를 윗방향으로 떠받치는 힘의 크기는 같다.

ㄷ. 배에 아랫방향으로 작용하는 힘인 철수의 중력과 배의 중력의 합력의 크기는 윗방향으로 작용하는 부력의 크기와 같다.

ㄱ. 철수가 배를 누르는 힘과 작용․반작용 관계에 있는 힘은 배가 철수를 떠받치는 힘이다.

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[정답] ①

ㄴ. [eqn: rm B]는 일정한 속력으로 운동하므로 [eqn: RMB]에 작용하는 합력은 0이고, [eqn: rmA]와 [eqn: RMB]의 질량의 합은 [eqn: RMC]의 질량과 같으므로 [eqn: RMB]의 질량은 [eqn: 2m]이다. 따라서 [eqn: RMq]가 [eqn: rmB]를 당기는 힘의 크기는 [eqn: rmB]에 작용하는 중력의 크기와 같은 [eqn: 2mg]이다.

해설

ㄱ. [eqn: RMp]가 [eqn: rmA]를 당기는 힘의 크기는 [eqn: RMC]에 작용하는 중력의 크기와 같은 [eqn: 3mg]이고, [eqn: RMq]가 [eqn: rmA]를 당기는 힘의 크기는 [eqn: rm q]가 [eqn: rmB]를 당기는 힘의 크기와 같은 [eqn: 2mg]이다.

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ㄷ. [eqn: RMq]가 [eqn: rmB]를 당기는 힘과 지구가 [eqn: rmB]를 당기는 힘은 [eqn: rmB]에 작용하는 두 힘으로, 힘의 평형 관계이다.

[정답] ⑤
철수 : 물체에 작용하는 알짜힘이 0이면 물체의 운동 상태가 변하지 않으므로 속도는 변하지 않는다.

해설

영희 : 운동 제2법칙에서 물체의 가속도는 질량에 반비례하고, 물체에 작용하는 알짜힘에 비례한다.

민수 : 힘은 쌍으로 작용하며, 이때 작용과 반작용의 관계에 있는 두 힘은 방향은 반대이고 크기는 같다.

[정답] ②
ㄴ. A에 작용하는 힘은 벽이 A를 미는 힘과 B가 A를 미는 힘이다. 정지해 있는 A에 작용하는 알짜힘은 0이므로, 벽이 A를 미는 힘과 B가 A를 미는 힘의 크기는 같다.

해설

ㄱ. 작용 반작용 관계에 있는 두 힘은 크기가 같고, 방향이 반대이며 작용점이 상대방 물체에 있다. 벽이 A를 미는 힘의 반작용은 A가 벽을 미는 힘이다.

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ㄷ. B에 작용하는 힘은 A가 B를 미는 힘과 [eqn: F]이다. 정지해 있는 B에 작용하는 알짜힘은 0이므로, A가 B를 미는 힘의 크기는 [eqn: F]이다.

[정답] ②
ㄴ. (나)에서 A가 B에 작용하는 힘은 A에 작용하는 중력에 F가 더해진 힘이다. A가 B에 작용하는 힘은 B가 A에 작용하는 힘과 작용 반작용 관계이므로 두 힘의 크기는 같다. 따라서 (나)에서 B가 A에 작용하는 힘의 크기는 F보다 크다.

해설

ㄱ. 작용 반작용 관계인 두 힘은 두 물체 사이에 상호 작용하는 힘이므로 작용점이 상대방 물체에 있다. (가)에서 A에 작용하는 중력과 B가 A에 작용하는 힘의 작용점은 모두 A에 있으므로 작용 반작용 관계가 아니다. A에 작용하는 중력과 작용 반작용 관계인 힘은 A가 지구를 당기는 힘이다.

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ㄷ. (가)의 저울에 측정된 힘의 크기는 A와 B에 작용하는 중력의 합이고 (나)의 저울에 측정된 힘의 크기는 A와 B에 작용하는 중력에 [eqn: F]가 더해진 힘의 크기이다. 저울에 측정된 힘의 크기는

(나)에서가 (가)에서의 2배이므로 A와 B에 작용하는 중력의 합은 [eqn: F]같다. 따라서 (나)의 저울에 측정된 힘의 크기는 [eqn: 2F]이다.