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대구대학교 2013년 1학기 일반물리학1 기말시험                                   과학교육학부 화학교육전공 2013년 6월 19일

일반물리학 1

[90점 만점]

※ 반드시 풀이 과정을 명시하여 답하세요.

1. 질량 0.500 kg인 공이 길이 1.00 m인 줄에 매달려 수평면 위에서 원운동을 한다. 줄이 끊어지지 않고 버틸 수 있는 최대 장력이 50.0 N일 때, 줄이 끊어지지 않고 돌 수 있는 공의 최대 속력을 구하시오. [10점]

2. 그림과 같이 마찰이 없는 수평면에 질량 5.00 kg인 물체가 용수철 저울에 연결되어 있다. 기차가 움직이는 동안 기차와 물체 사이에 연결된 용수철 저울의 눈금이 18.0 N을 가리켰다. [20점]

(a) 기차가 정지해 있을 때 저울의 눈금이 영이라면 눈금이 18.0 N일 때 기차의 가속도는 얼마인가? (10점)

(b) 기차 밖 지면에 정지한 관찰자가 측정하는 물체에 작용하는 힘을 구하시오. (10점)

3. 한 입자가 그림과 같이 위치에 따라 변하는 힘을 받는다. [eqn: x`=`0]에서 [eqn: x`=`15.0] m까지 힘이 한 일을 구하시오. [10점]

4. 10.0 g의 총알이 정지해 있는 5.00 kg의 나무 토막에 박힌 후 두 물체가 0.600 m/s의 속도로 직선 운동을 한다. 총알의 처음 속도를 구하시오. [10점]

5. 그림 (a)는 질량 0.80 kg인 상자가 처음 속력 [eqn: v _{A} `=`1.2] m/s으로 오른쪽으로 이동하는 모습을, 그림 (c)는 용수철이 최대로 압축된 모습을 나타낸 것이다. 용수철 상수는 50 N/m이며 용수철의 질량은 무시한다. 표면에 마찰이 없을 때 용수철의 최대 압축 거리를 구하시오. [10점]

6. 처음에 정지하고 있는 질량 40.0 kg인 상자가 일정한 수평 방향으로 130 N의 힘을 받으며 운동마찰계수 0.300인 수평면 위에서 5.00 m 이동하였다. 마찰력으로 인한 상자-바닥 계의 내부 에너지의 증가량을 구하시오. [10점]

7. 45.0 kg의 소녀가 150 kg의 질량을 갖는 널빤지 위에 서 있다. 처음에 정지해 있던 널빤지는 수평이며 마찰이 없는 얼어붙은 호수 위에서 자유롭게 미끄러진다. 소녀가 널빤지에 대하여 1.50 m/s의 일정한 속도로 걸을 때 빙판면에 대한 소녀의 속도를 구하시오. [10점]

8. 야구공에 작용하는 저항력은 [eqn: {D`rho`A}over{2}`v ^{2}]로 주어진다. [eqn: D]는 끌림 계수, [eqn: rho]는 공기의 밀도, [eqn: A]는 야구공의 단면적이며 [eqn: D]는 종단 속력을 측정하여 결정할 수 있다. 밀도가 1.2 kg/m3인 공기 중에서 반지름이 3.7 cm인 야구공의 끌림 계수는 약 0.3이다. 투수가 타자에게 40.0 m/s의 속력으로 공을 던질 때 공에 작용하는 저항력을 구하시오. [10점]