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Title [Chloe Kim] physics 1 MCQ질문입니다.
physics 1 mcq 1 0
Author Glo*** Date Posted 2025-03-04 오전 7:16:40
안녕하세요~ 항상 친절한 답변 감사드립니다. MCQ 문제를 풀던 중 의문이 들어 글을 남기게 되었습니다. Massless pulley에서 release from rest 되었을 때 강의에서는 두 블록에 가해지는 external force 중 Force Tension은 cancle되고, gravital force 만 남게되어 유일한 work는 gravity라고 하셨는데요, 그러나  Pulley에서 두 블록의 무게 중심은 첨부한 사진처럼 남동쪽으로 움직이는데.. 밑을 향한 acceleration 은 caused by gravital force 이지만, 그럼 horizontal component of displacement of the center of mass는 왜 일어나게 되는 건가요? gravity가 아닌 다른 external force가 있어야 가능한거 아닌가요..?ㅠㅠ

사실 개념 강의때, 이런 pulley 문제가 나오면 가로로 놓고 풀면 된다고 설명하셨는데.. 물론 massless rope assumption에 따라 두 블록에 미치는 Tension이 같은 magnitude라지만, 서로 다른 방향이 아니고 수직 방향인데.. 왜 two block만 system 일때도 cancle 된다고 볼 수 있는지도 이해가 되지 않습니다..ㅠㅠ 
2025-03-11 오전 8:38:55

안녕하세요!!

 

답변이 늦어 죄송합니다ㅠㅠ

 

우선 "external force 방향 = 이동방향"이라고 생각해서 헷갈리신 것 같습니다!

 

 

예를 들어, 위 그림에서 external force는 30도 위로 가해지고 있지만, 이동 방향은 오른쪽입니다.

External force 방향과 이동 방향이 꼭 일치하지 않을 수 있는데, work를 계산할 때에는 "parallel component"를 곱하시면 됩니다 :)

따라서, 위의 경우에서는 work done by external force = (P*cosθ)*Δx 가 됩니다.

 

따라서 문제에서 two-block system의 center of mass가 오른쪽 아래로 이동하고 있는 것은 맞지만, 

"Work done by gravity"를 계산할 때에는 gravitational force와 parallel component, 즉, vertical displacement만 곱해주시면 됩니다!

 

두번째로 work done by tension은 두 블록 따로 분석해볼게요! 

(Work done on system을 볼 때, 물론 displacement of center of mass랑 force랑 곱하셔도 되지만, 때로는 두 블록의 work를 따로 계산하고 더하는게 더 편할 때도 있습니다!)

우선, 테이블 위에 있는 블록은 tension도 오른쪽, displacement도 오른쪽입니다. (Positive work)

따라서 work done by tension on the block on the table = T*Δx 입니다.

Haning block의 경우 tension이 upward, displacement는 downward입니다. (반대방향이라 negative work)

따라서 work done by tension on the hanging block = -T*Δx 입니다.

따라서 work done by tension on system = work done by tension on block 1 + work done by tension on block 2 = T*Δx - T*Δx = 0 이 됩니다!

 

도움되셨기를 바랍니다 :)

-클로이쌤- 

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