<2024학년도(2023년 시행) 6월 모의평가 20번>
정답 ③ / 정답률 34.8%
먼저, 점 p에서의 중력 퍼텐셜 에너지를 0이라고 설정합시다.
그리고 마찰구간 I , II 에서 물체의 역학적 에너지 감소량을 각각 W, 2W로 놓을 수 있습니다.
<p → q 에서>
<q → s 에서>
:: q에서의 속력과 s에서의 속력이 같기 때문에 q → s 에서 운동 에너지 변화량이 0이라고 볼 수 있습니다.
따라서 마찰 구간 II에서 감소한 역학적 에너지 2W는 중력 퍼텐셜 에너지 감소량인 2mgh와 같게 됩니다.
② 를 ①에 대입하여 풀면,
라는 관계식을 얻을 수 있습니다.
한편 q→r 과정에서
물체의 역학적 에너지는 보존되므로
중력 퍼텐셜 에너지가 감소한 만큼 운동 에너지가 증가합니다.
따라서 r에서의 운동 에너지는 q에서의 운동 에너지에 mgh를 더한 것과 같습니다.
따라서 정답은 ③입니다. 🙂
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