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제목 [Harry Kim] AP Physics C-Mechanics Rotational Motion 질문
New Ogma AP Physics C-Mechanics 개념정리 (Lesson 25) 25
작성자 daw*** 등록일 2021-04-27 오후 11:15:40
안녕하세요 선생님! 
AP Physics C 개념강의에서 문제풀이를 해 주신 것들을 리뷰하고 있는데, 전에 발견하지 못했던 의문점이 생겨서 질문 남겨요.

Lesson 25 Dynamics of Rotational Motion II Q25-5의 (A)에서 학생이 줄을 당길 때 tension만큼 force를 주면서 L(1+r/R)의 distance를 갔으니 그 둘을 곱해서 학생이 한 work를 구한 후에, 그 work 만큼이 spool의 change in kinetic energy로 갔다는 부분은 이해를 했어요. 그런데 (B)를 보면 firction force 값을 구하라 하는데, 그 뜻은 처음부터 friction force가 존재했다는 거고, 그렇다면 학생이 spool에 한 work를 firction의 work가 깎아먹었을 테니까 Wstudent = ΔKE + Wfriction으로 (A)를 풀었어야 했던 거 아닌가요?

문제는 첨부파일에 같이 넣어놓을게요! 항상 감사드립니다!
첨부파일 Q25-5I.jpg
첨부파일 Q25-5II.jpg
2021-04-28 오전 4:59:35

friction 이 있는 것은 맞지만 이 friction 은 static friction 이며 얘는 negative work 을 하지 못합니다. 그래서 문제에 아예 "rolling without slipping" 이라고 명시되어 있는 것입니다. friction 이 없다면 구르지를 못하니 당연히 friction 이 있는 것은 맞는데, 미끄러지지 않는다는 조건을 주어 friction 에 의한 work, 즉 까먹는 에너지가 없다고 가정합니다. 현실적으로는 이런 경우는 없습니다. 조금씩 미끄러지면서 구르죠. 그러니 마찰면을 구르면서 조금씩 에너지 소모가 있는 것이 당연하지만, 그런 것 까지 집어넣으면 문제가 너무 복잡해지므로 "rolling without slipping" 이라는 편법을 써서 문제를 간단하게 만들어준겁니다. 여기 나오는 friction 은 에너지 loss 는 없고, 오로지 torque 를 만들어주기 위한 것이라고 생각하면 됩니다. 

 

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