[물리학2] 역발사 포물선운동

2번째 칼?럼 글이네요

작성자가 글을 개못써서 읽기 불편할수 있습니다 이해해주세요

점 P에서 Q까지 포물선 운동을 하는 어떤 물체가 있음

얘는 초기속도가 v1, 나중속도가 v2임

그러면 Q에서 -v2의 속도로 물체를 발사하면 어떻게 될까?

아까 그 궤도를 따라서 운동하다가 P점을 -v1의 속도로 지나게 됨

너무 당연해서 쓸데없어보이는 사실인데 이걸 중력끄기같은 다른 스킬과 같이 쓰면 어떤 문제에서는 꽤나 유용할수도 있음

이제 문제에 적용시켜보도록 하자

19학년도 9평 17번

이 문제도 동시발사 동시도달한 어디서 많이 본거같은 상황이라 중력끄기를 무지성으로 쓰면 풀릴거같지만 평가원이 우리에게 준 정보는 도착지점에서의 속력이라 중력끄기 그림만 그린다고 풀리는 문제가 아님

저 정보를 어떻게든 활용해야 문제를 풀수 있음

이제 A랑 B를 수평면에서 같은 속력으로 발사했다고 생각해보면 다음과 같은 그림을 그릴 수 있음

'중력가속도에 의한 낙하 거리'는 물체 A를 보면 당연히 h이고, A와 B의 속력이 같고 시간도 같으니까 파란색으로 표시한 선의 길이가 같아야됨

따라서 9h^2+R^2=4h^2+4R^2니까 답은 4번

2021년 10월 교육청 20번

얘는 사실 과조건 문제임. 출발점에서의 각도를 안줘도 풀리는 문제긴 한데 저걸 굳이 줘서 그냥푸는게 더 빠른 문제가 되어버림

저 조건을 안줬다 치고 역발사로 풀어보도록 하자

빗면 위의 점에서 수직으로 물체 2개를 각각 다른 속력으로 발사한 상황과 같다고 볼수 있음.

출발점 높이는 sqrt(3)L, 발사각은 30도니까 '중력에 의해 낙하한 거리'는 한 물체가 2sqrt(3)L, 다른 물체가 5sqrt(3)/3L이라고 볼수 있음. 시간비는 이 거리비에 루트를 씌우면 되니까 정답은 4번

이름을 말할수없는 그 N제 10번

이 문제는 많이 어렵고 그만큼 얻어갈게 많으니까 읽기 전에 한번 풀어보고 오는걸 권장함

(가)부터 보면 P에서 연직방향으로 v0으로 발사했더니 Q에서 정지함.

그다음 (나)를 보면 P에서 O방향으로 발사했더니 R에서 v0으로 도달함. 근데 Q랑 R의 높이가 같으니까 운동에너지 보존에 의해 P에서 속력은 sqrt(2)v0이라는것을 알수 있음

여기서는 그냥 발사한거랑 역발사 둘다 생각할거임

편의상 (나)에서 v0t=2L이라 하겠음

역발사를 한다고 변위의 방향만 바뀌지 크기는 바뀌지 않으므로 PP'R'R은 평행사변형임. 그러면 중심 S를 기준으로 파란색 선(물체의 초기 속력에 의한 벡터)이 절반으로 잘라짐

이제 OS=x라고 하면, 반원형 트랙이라 OR이랑 OP의 길이가 같으니까 2차방정식을 풀면 x=1/sqrt(2)L임

이제 물체의 발사 방향의 탄젠트값이 3이라는것을 알수 있고, 저 포물선 운동에 대해 모든것을 알게되었다고 볼수 있음 이제 계산으로 마무리만 하면됨

마무리 계산은 중끄로 해도 되고 다양한 방법이 있겠지만 그냥 에너지보존을 쓰고싶었음

원 반지름 r이라고 하면 P랑 R의 높이차는 2/sqrt(10)r이고 h2=3/sqrt(10)r니까 어떻게든 계산하면 답은 3번

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