안녕하세요!

제가 이 문제를 풀 당시에 마찰이 있다는 내용을 보지 못하고 풀이를 한 것 같습니다 ㅠㅠ

(1) 0<t<t1

Normal force, Gravity, Spring force, Friction 4개의 힘이 가해지고 있는 중이지만

Normal force, gravity는 direction of motion이랑 perpendicular하기 때문에 일을 하고 있지 않습니다.

Spring force는 system 안에 있는 internal force입니다. 

따라서 일을 하고 있는 external force는 friction 밖에 없습니다.

Work-Energy principle에 의해 Wf = ΔK + ΔUs 이렇게 표한할 수 있습니다.

에너지가 증가하는지 감소하는지는 상황에 따라 위에 식 (Wf = ΔK + ΔUs)의 left hand side로 생각하는게 쉬울 때가 있고, right hand side로 생각하는게 더 쉬울 때가 있습니다.

이 문제의 경우, work done by friction이 negative value이기 때문에 block-spring system의 mechanical energy가 줄어들고 있다고 생각할 수 있습니다.

(2) t1<t<t2

이제는 free fall하고 있어서 block에 가해지고 있는 힘이 gravity 밖에 없습니다.

Wg = ΔK + ΔUs 으로 표현할 수 있고 두 가지 접근 방법으로 보여드리면

1) Left hand side (Wg): Gravity 는 vertically downward이고 displacement도 downward component가 있습니다. Force가 motion이랑 같은 방향일 때엔 positiv work를 하고 있기 때문에 system의 에너지가 증가하고 있습니다.

2) Right hand side (ΔK + ΔUs): Spring에서는 떨어지고 난 후이기 때문에 spring potential energy는 변화가 없습니다 (ΔUs=0). 속도는 증가하고 있어서 kinetic energy는 증가하고 있습니다. 따라서 system의 에너지가 증가하고 있다고 해석할 수 있습니다!

따라서 답은 (D)입니다.

혼란을 드려 죄송합니다ㅠㅠ

-클로이쌤-