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Title [Chloe Kim] 2015 FRQ Q1 (e)
Chloe 선생님의 AP Physics C-Mechanics 문제풀이 FRQ 1
Author leu*** Date Posted 2025-03-08 오후 3:41:17

안녕하세요 선생님!

2015 FRQ Q1 (e) 이 문제에서 선생님이 강의에서

F_up > F_down

a_up > a_down

v_up > v_down

t_up < t_down

라고 알려 주셨는데

올라갈 때는 acceleration은 더 크지만 velocity와 motion은 위를 향하기 때문에 더 천천히 올라 가지 않을 까요?

내려갈 때는 mgsintheta - f_k 만큼에 acceleration으로 내려가지만 올라갈 때는 mgsintheta + f_k만큼에 force가 motion을 oppose하지 않나요?

잘 이해가 안되요...

설명 부탁 드립니다.

감사합니다!


2025-03-11 오전 8:56:41

안녕하세요!

 

 

"올라갈 때는 acceleration은 더 크지만 velocity와 motion은 위를 향하기 때문에 더 천천히 올라 가지 않을 까요?"라고 하셨는데,

Motion의 방향과 force가 반대라면 speed가 줄어들고 있다는 뜻입니다. 따라서 올라갈 때에는 속도가 느려지고 있고, 그래프에서는 t-axis과 가까워지고 있습니다.

 

velocity/motion의 방향은 velocity의 plus/minus로 표현합니다. 

따라서 위로 올라가고 있을 때에는 왼쪽으로 이동하고 있어서 (v<0) t-aixs보다 밑에 그려주셔야 합니다!

 

Force크기가 velocity의 크기를 결정짓기보다는 velocity의 rate (=acceleration)을 결정짓습니다!

따라서 "Force가 크다 = velocity가 크다"라고 생각하시면 절대 안됩니다!

(가속도에 영향을 주기 때문에 그래프의 기울기에서 차이가 생기는 것입니다.)

 

 

헷갈린다면 Energy를 한 번 생각해볼게요.

Friction이 있기 때문에 mechanical energy는 줄어들고 있어야합니다.

즉, 밑에서 initial velocity보다 마지막에 밑으로 다시 내려왔을 때 final velocity가 더 작아야 합니다. 

(Same height라서 potential energy는 같지만, mechanical energy loss가 있어서 kinetic energy가 더 줄어들어 있어야 됩니다.)

그래프에서도 initial velocity (y-intercept)는 t-axis에서 많이 떨어져있지만, final velocity 값은 t-axis에 더 붙어있는 것을 확인할 수 있습니다.

올라갈 때에는 initial velocity, fincal velocity가 차이가 크기 때문에 평균속도가 크고,

내려갈 때에는 energy loss로 인해 initial velocity, final velocity 차이가 조금 줄어들어 있어서 평균속도가 작아지게 됩니다.

 

즉, 종합해보면 올라갈 때 

(1) 왼쪽으로 이동 중 (v<0): t-axis보다 아래에 그려야합니다

(2) Force 크기는 mg*sinθ + f 로 두 force가 더해져서 더 큼: acceleration이 더 크기 때문에 더 가파르게 그리셔야 합니다.

(3) 올라갈 때 평균 속도가 더 큼: 시간은 짧기 때문에 t_f/2보다 앞에 t-intercept가 있어야 합니다.

 

이렇게 그려주시면 됩니다!

도움되셨기를 바랍니다 :)

-클로이쌤-

 

 

 

 

 

 

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