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Title [Chloe Kim] physics C mcq 질문입니다.
physics C mcq 1 0
Author Glo*** Date Posted 2025-02-21 오후 7:30:43

안녕하세요, 선생님! 질문 정말 많이 하는데 조금 

멍청해보이는 질문도 매번 친절히 답변해주셔서 너무 감사합니다..ㅠㅠ

질문이 또 생겨서 글을 쓰게 되었습니다..


MCQ 13번 문제에 대한 해설 강의에서, 선생님께서는 External force가 없다면 

center of mass의 acceleration 또한 0이여야 한다고 하셨는데요,

그런데 spring이 compress 됨에 따라 M의 block 1은 오른쪽으로, stretch 됨에 따라 왼쪽으로 움직일텐데..

그러면 system 내의 분포가 바뀌기 때문에 블록이 오른쪽으로 움직일 때는 center of mass도 따라서 오른쪽으로,

블록이 왼쪽으로 움직일때는 center of mass도 왼쪽으로 움직여야 하는거 아닌가요..? 

즉, spring이 compress 됨에 따라 center of mass의 위치에 추가적인 변화가 생기므로 가속, 감속한다고 볼 수 없는걸까요..?


질문이 말로도, 그림으로도 설명하기 까다롭네요..ㅠㅠ 요약하자면

external force가 없더라도, internal force로 인해 system 내의 물체의 분포가 변함에 따라 발생하는 center of mass의 위치 변화를

center of mass의 가속, 감속이라고 볼 수 있나라는 질문이었습니다.. 


혹시 문제에서 설명하는 상황이 제가 생각하는 motion이 아닐수도 있다고 생각해서, 추가적으로 질문을 드립니다.

spring이 compress, expand함에 따라 block 1만 움직이는 것이 아닌, block 2도 같이 움직일 수도 있을것 같은데요..

이경우에 motion이 왜 그렇게 발생하는지 알려주실 수 있으실까요..?ㅠㅠ


Attachment cm(2).jpg
2025-02-22 오후 7:28:38

안녕하세요!!

 

편하게 질문주세용 :)

 

여기서 spring이 stretch / compress할 때, 한쪽만 늘어나고 줄어드는게 아니라 양쪽이 stretch / compress하게 됩니다!!

한쪽 끝이 고정되어 있지 않아서 그렇습니다 :)

그리고 앞으로 대부분의 문제에서는 "ideal, massless spring"을 가정할텐데

massless spring (m = 0)이라면 net force = m*a = 0이 되어야 합니다.

즉, 모든 force가 cancel되어야 하고, 그러기 위해서는 양쪽 spring force의 크기가 같아야 합니다!

 

(1) When the spring is compressed

Block M: 오른쪽으로 compress했기 때문에 왼쪽으로 spring force가 생깁니다

Block 2M: 왼쪽으로 compress했기 때문에 오른쪽으로 spring force가 생깁니다.

같은 spring 내에서 force가 전달이 되기 때문에 Newton's third law에 의해 Block M에 가해지는 spring force, Block 2M에 가해지는 spring force의 크기는 같습니다!

 

(2) When the spring is stretched

Block M: 왼쪽으로 stretch했기 때문에 오른쪽으로 spring force가 생깁니다.

Block 2M: 오른쪽으로 stretch했기 때문에 왼쪽으로 spring force가 생깁니다.

마찬가지로 두 spring force의 크기는 같습니다.

 

 

Net force on system을 구할 때에는 두 물체에 가해진 모든 힘들 다 더해주면 되는데 (net force on block M + net force on block 2M)

 

어떤 상황이든 두 물체에 가해지는 spring force의 크기는 같은데 서로 반대방향이라서 cancel 되고 

결국 net force exerted on system은 0이 됩니다!!

 

도움 되셨기를 바랍니다 :)

-클로이쌤-

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