[통합과학 - 물리] 3강. 운동량과 충격량

안녕하세요, 밤샘공부입니다.

[통합과학 - 물리 3강]

시험기간을 맞아, 통합과학 관련 요점정리 강의를 포스팅해볼까 합니다. 

많은 고등학생 여러분 및 각종 시험을 준비하는 분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.

 

질문은 아래 오픈채팅방이나 메일로 연락주시면 2시간이내에 답변드리겠습니다~

 

오픈챗 링크 :  https://open.kakao.com/o/srASNxef

메일 주소 : studying.all.night.1114@gmail.com

 

 이번 3강에서는 <운동량과 충격량>에 대하여 공부하도록 하겠습니다. 마지막에 문제도 있으니 꼭! 끝까지 정독해주세요~ 이해를 돕기 위해 평어체를 사용했습니다.

---

 

 

1.  교과서 내용 정리하기

 

 (1) 관성

  ① 관성 : '운동상태'를 '유지'하려는 성질

   - 멈춰 있었다면 멈춰 있으려고 함. ex) 이불을 두드리면 먼지가 떨어지는 이유 <먼지는 정지해 있으려고 하기 때문>

   - 움직이고 있었다면 움직이려고 함. ex) 버스가 급정거하면 몸이 앞으로 쏠리는 이유 <사람은 움직이려고 하기 때문>

 

  ② 관성의 크기

   - 질량이 클수록 관성도 큼. ex) 장난감 기차는 손으로 멈출 수 있으나, 실제 기차는 손으로 멈출 수 없음.

   - 우리가 안전벨트를 매지 않는다면, 사고시 관성으로 인하여 튕겨나갈 것.

 

 

 (2) 운동량

  ① 운동량 = 질량 X 속도 = m X v

   *질량과 무게는 다름. 질량의 단위는 kg인 반면, 무게의 단위는 N임.

 

  ② 질량과 속도에 따른 운동량 변화

   - 질량이 클수록 운동량이 큼

   - 속도가 클수록 운동량이 큼

 

    예) 질량이 0.15kg인 야구공이 30m/s로 날아가고 있을 때, (운동량) = 0.15 X 30 = 4.5 

 

 

 (3) 충격량

  ① 첫번째 공식. 충격량 = 힘 X 시간

  ② 두번째 공식. 충격량 = 운동량의 변화량 = 질량 X (속도의 변화량)

 

 

 (4) 충격을 줄이기 위한 방법

  ① 달걀이 떨어질 때

    - 접시에 떨어진다면 : 충돌시간이 짦으므로 작용하는 '힘'이 큼 -> 달걀이 깨짐

    - 방석에 떨어진다면 : 충돌시간이 길기 때문에 작용하는 '힘'이 작음 -> 달걀이 안전

  ② 관련 예시

   - 자동차 에어백 

   - 도로에 설치된 충격흠수 장치

   - 번지 점프

   - 뜀틀 착지 동작

 

 

2.  학습지 내용 정리하기

 

 (1) 관성

  ① 관성 : '운동상태'를 '유지'하려는 성질

   - ex) 정지해 있던 버스가 출발하려고 할 때 몸이 뒤로 쏠린다.

   - ex) 자동차가 급정거하면 관성에 의해 몸이 앞으로 튀어 나갈 수 있어 안전띠를 착용한다.

 

  ② 관성의 크기 : 질량이 클수록 관성도 큼. 

   - ex) 질량이 큰 화물선은 바로 정지하거나 방향을 바꾸기 어려움

   - ex) 기차는 관성이 커서 정지 상태에서 속도를 증가시키거나 달리던 상태에서 멈추기 어려움.

   - ex) *밀도가 공기보다 작은 헬륨풍선은 버스가 출발하거나 정지할 때 사람과 반대 방향으로 움직임.

 

 

 (2) 운동량

  ① 운동량 = 질량 X 속도 = m X v

   *질량과 무게는 다름. 질량의 단위는 kg인 반면, 무게의 단위는 N임.

   *운동량의 단위 = kg m/s

 

   예제1) 질량이 45g인 골프공이 20m/s의 속도로 날아가고 있을 때, 운동량의 크기는 얼마인가?

 

 

 (3) 충격량

  ① 첫번째 공식. 충격량 = 힘 X 시간

    *충격량의 단위 = N S

    *충격량을 그래프로 판단하기 : 충격량 = 힘-시간 그래프에서 면적에 해당.

[충격량 - 그래프의 면적]

 

 

  ② 두번째 공식. 충격량 = 운동량의 변화량 = 질량 X (속도의 변화량)

   - 충격량 = 물체의 질량 X 속도의 변화량 = 힘 X 시간

    ex1) 테니스나 야구 경기를 할 때 공을 큰 힘으로 쳐야 속도의 변화량이 커져서 멀리 나간다.

    ex2) 대포를 쏠 때 포신을 길게 해서 힘이 작용하는 시간을 길게 해야 포탄을 멀리 보낼 수 있다. 

 

 

 (4) 충격을 줄이기 위한 방법

  ① 충격량이 같을 때 물체에 작용하는 힘

   - 평균힘 : 물체에 충격이 가해질 때 작용하는 힘의 평균 값

   - 운동량의 변화량이 같은 충돌에서도 충돌시간을 길게 하면, 작용하는 평균 힘이 작아짐.

 

  ② 충격을 줄이기 위한 방법

    - 동일한 충격량이 가해지더라도 힘을 받는 시간이 길어지면 작용하는 힘의 크기가 작아짐.

 

  ③ 관련 예시

   - 자동차 에어백 

   - 도로에 설치된 충격흠수 장치

   - 번지 점프

   - 뜀틀 착지 동작

 

 

3.  관련 문제 풀어보기

[도선고 2020년 16번]

[도선고 2020년 17번]

[도선고 2020년 18번]

[도선고 2020년 19번]

[도선고 2020년 20번]

 

답) 2번 / 1번 / 4번 / 2번 / 4번

 

이번 시간에는 운동량과 충격량에 대하여 공부했습니다. 

다음 4강에서는 <총정리 문제>를 풀어보겠습니다.