해설 보기
정답가속도의 방향은 항상 연직 아래이며, 궤적의 접선 방향과 같지 않습니다.
핵심 개념
포물선 운동 - 등가속도 운동의 합성
포물선 운동은 수평 방향으로는 힘이 없어 등속 운동을, 연직 방향으로는 중력에 의한 등가속도 운동을 하는 두 운동의 합성입니다. 물체에 작용하는 힘은 중력뿐이므로 그 크기와 방향(연직 아래)은 언제나 일정하고, 가속도 역시 중력가속도로 항상 연직 아래 방향으로 일정합니다. 수평 속도는 변하지 않고 연직 속도만 시간에 따라 변하며, 이 두 성분이 합쳐져 속도의 방향이 매 순간 궤적의 접선 방향을 향하게 됩니다.
선지별 해설
①공기 저항을 무시하면 물체에 작용하는 힘은 중력뿐이므로, 크기와 방향이 모두 일정합니다. 옳은 설명입니다.
②수평 방향으로는 힘이 작용하지 않아 등속 운동을 하므로, 속도의 수평성분은 일정하게 유지됩니다. 옳은 설명입니다.
③가속도는 중력가속도로 항상 연직 아래 방향입니다. 반면 궤적의 접선 방향은 속도의 방향으로, 매 순간 달라집니다. 접선 방향과 같은 것은 가속도가 아니라 속도이므로 이 설명은 틀렸습니다.
④연직 방향으로는 중력에 의해 등가속도 운동을 하므로, 속도의 연직성분은 시간에 따라 계속 변합니다. 옳은 설명입니다.
해설 보기
정답탈출속력은 √M에 비례하므로 √4 = 2배입니다.
핵심 개념
탈출속력과 행성의 질량·반지름
탈출속력은 물체가 천체의 중력을 완전히 벗어나는 데 필요한 최소 속력으로, 운동 에너지가 중력 퍼텐셜 에너지의 크기와 같아지는 조건에서 유도됩니다. 그 값은 v = √(2GM/R)로, 천체의 질량 M의 제곱근에 비례하고 반지름 R의 제곱근에 반비례합니다. 질량은 커지고 반지름은 그대로일 때 탈출속력이 어떻게 변하는지 이 관계식으로 판단합니다.
선지별 해설