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Title [Chloe Kim] 이 풀이가 안되는 이유
AP physics C mechanics 30
Author Glo*** Date Posted 2025-01-29 오후 4:44:05

안녕하세요, 항상 친절한 답변 감사드립니다!

3.9.1 이 문제에서 첨부한 사진과 같이 system에 지구, 글라이더, 스프링을 넣고 풀어봤는데요

혹시 k 값이 풀이 답의 두배로 나오는 이유를 알 수 있을까요..?

오른쪽 검정색이 제 풀이이고, 파란색이 쌤이 해주신 풀이에요..

글라이더를 스프링에 단 직후와 달고 스프링이 늘어난 시점을 각각 initial과 final로 생각했는데요..

이렇게 식을 이용하면 안되는 걸까요..? 

potential energy와 kinetic energy를 비교하는 다른 문제들과 달리 두 potential energy를 비교해야 하는 거라 안되는건가요?


+ 정말 바쁘실텐데 죄송합니다.. ㅠㅠ 질문이 하나가 더 생겨서요..

수정시 파일 첨부가 불가능해서 글로 올립니다..


Attachment 물리질문3.jpg
2025-01-31 오후 2:00:16

안녕하세요!! 

 

답변이 늦어 죄송합니다!ㅠㅠ 눈치 보지 말고 편하게 질문주세용 :)

 

이 부분은 나중에 "Oscillation" 단원 배우시면 궁금증이 해소되실 것 같습니다 :)

 

Vertical spring에서는 

1) objcect를 "release"해서 위아래로 oscillate하는지 

2) objcect를 살포시 내려놓아서 equilibrium 상태인지

에 따라서 달라집니다!

 

1) 1번 케이스처럼 object을 release한다면 밑으로 쭉 떨어졌다가 equilibrium position (Fnet=0인 지점)을 지나서 다시 쭉 올라왔다가를 반복하면서 위아래로 oscillate하게 됩니다.

이때에는 Conservation of energy를 쓰셔도 됩니다! (External force가 없어서 object-spring-Earth system의 에너지가 보존됩니다.)

 

2) 하지만 2번 케이스처럼 손으로 잡고 있다가 천천히 밑으로 내려서 equilibrium 상태로 둔다면

사람이 object-spring-Earth system에 external force를 가해주게 됩니다. 

따라서 conservation of energy를 쓰시면 안됩니다!

대신, at rest 상태이기 때문에 Fnet = 0을 사용하시면 됩니다 :)

 

Conservation of energy를 사용하시고 싶으시면, 1번 케이스처럼 object를 release해서 위아래로 oscillate하는 상황을 가정하고 푸시면 됩니다 :)

 

 

위 그림처럼 unstretched position에서 release를 하게 되면 equilibrium position을 지나서 maximum stretched position까지 늘어났다가 다시 위로 올라가게 됩니다.

이 부분은 Oscillation에서 더 자세히 다루게 되니 자세한 설명은 뒤에서 들으시면 좋을 것 같습니다!

우선 Equilibrium position이 oscillation path 정확히 중간에 위치하게 됩니다. 따라서 maximum stretch에서부터 unstretched position까지를 거리 2x로 두고 (x = 3.5cm) 

conservation of energy를 적용해보시면 답이 똑같이 나옵니다 :)

제일 위, 아래에서는 속도가 0이 되므로 KE=0입니다.

제일 아래는 Gravitational PE=0으로 두면, 제일 위에서는 gravitational PE = mg*2x가 됩니다.

제일 위에서는 spring stretch가 없기 때문에 spring PE = 0이고, 제일 아래에서는 2x만큼 늘어났기 때문에 spring PE=1/2*k*(2x)^2이 됩니다.

대입해보시면 강의에서 풀어드린 답이랑 똑같이 나오는 걸 확인하실 수 있을거에요 :)

 

도움되셨기를 바랍니다!!

-클로이쌤-

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