HIGH 2 / UNIT 01

뉴턴 역학 심화

벡터와 운동 방정식을 적용합니다.

BIG QUESTION

같은 높이에서 수평으로 던진 공과 그냥 떨어뜨린 공 중 어느 것이 먼저 땅에 닿을까요?

CORE IDEAS / 04

뉴턴 역학 심화: 핵심 개념

고2 수준에 맞춰 이 단원에서 꼭 알아야 할 내용을 정리했어요.

  1. 01

    힘·속도·가속도는 크기와 방향을 가진 벡터라서 성분으로 나누어 분석해요.

  2. 02

    공기 저항을 무시하면 수평으로 던진 물체는 수평 방향으로 등속 운동, 연직 방향으로 등가속도 운동을 해요.

  3. 03

    등속 원운동하는 물체에 작용하는 알짜힘(구심력)은 원의 중심을 향해요.

  4. 04

    마찰이 없는 경사각 θ인 빗면에서 물체의 가속도 크기는 g sin θ예요.

풀이 예제

예제 1

경사각 30°인 마찰 없는 빗면에서 수레를 가만히 놓았어요. 수레의 가속도와 2 s 뒤의 속력, 2 s 동안 이동한 거리는 얼마일까요? (g = 9.8 m/s²)

  1. 1빗면 방향 가속도: a = g sin θ = 9.8 m/s² × sin 30° = 9.8 × 0.5 = 4.9 m/s²
  2. 2등가속도 운동이므로 2 s 뒤 속력: v = a t = 4.9 m/s² × 2 s = 9.8 m/s
  3. 3이동 거리: s = ½ a t² = ½ × 4.9 m/s² × (2 s)² = 9.8 m

답가속도 4.9 m/s², 2 s 뒤 속력 9.8 m/s, 이동 거리 9.8 m

예제 2

높이 19.6 m인 곳에서 공을 수평 방향으로 10 m/s로 던졌어요. 공이 땅에 닿을 때까지 걸리는 시간과 수평 거리는 얼마일까요? (g = 9.8 m/s², 공기 저항 무시)

  1. 1운동을 수평 방향(등속)과 연직 방향(등가속도, 처음 연직 속도 0)으로 나누어요.
  2. 2연직 방향: 19.6 m = ½ × 9.8 m/s² × t² 이므로 t² = 4 s², t = 2 s
  3. 3수평 방향: 거리 = 10 m/s × 2 s = 20 m
  4. 4떨어지는 시간은 수평 속도와 관계없어, 같은 높이에서 그냥 떨어뜨린 공도 2 s 만에 닿아요.

답2 s 뒤 땅에 닿고, 수평 거리는 20 m

생활 속 예

자동차가 곡선 도로를 돌 때는 타이어와 도로 사이의 마찰력이 구심력 역할을 해요.

핵심 용어
벡터
크기와 방향을 함께 가지는 물리량
구심력
원운동하는 물체에 원의 중심 방향으로 작용하는 알짜힘
포물선 운동
수평 방향 등속 운동과 연직 방향 등가속도 운동이 합쳐진 운동
더 깊이 보기힘과 운동물리 핵심 단원 ↗
LEVEL / 논증과 탐구

수학적 모형과 불확실성을 고려해 과학적 주장을 논증합니다.

논증하기검증하기한계 평가하기
APPLY IT

뉴턴 역학 심화, 직접 해 보세요.

배운 개념이 주변에서 실제로 맞는지 관찰하고, 핵심 용어로 설명해 보세요.

  1. STEP 1

    수평으로 던진 공의 연속 사진에서 수평 방향과 연직 방향의 운동을 따로 분석한다.

  2. STEP 2

    도르래로 연결된 두 물체의 가속도를 운동 방정식으로 구하고 실험값과 비교한다.

  3. STEP 3

    빗면 위 물체에 작용하는 중력을 빗면에 나란한 성분과 수직인 성분으로 분해해 그린다.

LEARNING GOALS

뉴턴 역학 심화 학습 목표

이 사이트가 정한 단원별 학습 목표예요. 국가 교육과정의 공식 성취기준이 아니에요.

  1. 01

    힘과 속도를 벡터 성분으로 분해해 포물선 운동을 분석할 수 있다.

  2. 02

    운동 방정식 F = ma를 여러 물체로 이루어진 계에 적용할 수 있다.

DATA LAB / TABLE & GRAPH

수치에서 패턴을 찾아보세요.

바꾼 조건: 마찰 없는 빗면의 경사각(10·20·30·40°) · 측정한 값: 수레의 가속도 (cm/s²)

마찰 없는 빗면의 경사각(10·20·30·40°)수레의 가속도 (cm/s²)
조건 1170
조건 2335
조건 3490
조건 4630
조건 1170
조건 2335
조건 3490
조건 4630
증거 평가형

자료를 근거로 내릴 수 있는 가장 타당한 결론은 무엇인가요?

PRACTICE / 05

뉴턴 역학 심화: 개념을 적용해 보세요.

진행 중
01 / 뉴턴 역학 심화

공기 저항을 무시할 때 수평으로 던진 물체의 운동으로 옳은 것은?

02 / 뉴턴 역학 심화

등속 원운동을 하는 물체에 작용하는 알짜힘의 방향은?

03 / 뉴턴 역학 심화

마찰이 없는 경사각 θ인 빗면에서 미끄러져 내려가는 물체의 가속도 크기는?

04 / 뉴턴 역학 심화

공기 저항을 무시할 때 연직 위로 던진 공이 최고점에 있는 순간의 속도와 가속도는?

05 / 뉴턴 역학 심화

마찰이 없는 수평면에 2 kg과 3 kg인 물체가 붙어 있어요. 2 kg 물체 쪽에서 10 N으로 밀 때, 2 kg 물체가 3 kg 물체를 미는 힘의 크기는?

SCIENTIFIC EXPLANATION

주장–증거–추론으로 설명하세요.

같은 높이에서 수평으로 던진 공과 그냥 떨어뜨린 공 중 어느 것이 먼저 땅에 닿을까요?