2018 대학수학능력시험 물리 1 20번 문제 두드려보기

안녕하세요, 설군입니다.

 

최신것부터 차근차근 문제를 풀어볼까 합니다.

(재미있어보이는 것이나 유용한 문제 정도...)

 

 

 

구하고자 하는 건 추의 중력 퍼텐셜 에너지의 차이입니다.

추의 높이가 어떻게 변했는지를 보면 될 것 같군요.

 

(가)에서 피스톤 이라고 표시된부분을 기준점으로 잡고 압력 평형(파스칼 법칙)식을 세워보면

 

 

 

이렇게 식을 세울 수 있습니다.

같은 이유로 (나)에서도 왼쪽수조의 수면에서부터 피스톤까지의 거리는 h라는것을 증명할수있어요.

 

 

 

그리고 가->나 일때 왼쪽수조의 수면은 낮아졌고 오른쪽수조의 수면도 낮아졌는데요(낮아진 높이는 같음. 앞에서 파스칼 법칙으로 (나)에서도 높이차가 h임을 증명했으니까)

 

왼쪽수조의 낮아진 수면만큼의 물의 부피 + 오른쪽수조의 낮아진만큼의 물의 부피

해주면 이게바로 줄어든 부력에서의 부피의크기가 될것입니다.

 

줄어든 수면의 높이 즉 높이의 변화는 왼쪽수조와 오른쪽수조가 같으니까 x라고 놓으면

왼쪽수조에서의 물의 부피변화는 5Sx 이고 오른쪽수조의 물의 부피변화는 Sx인것이죠

 

즉 6Sx만큼이 바로 부력에쓰인 부피 변화 인것입니다.

 

 

이 개념은 아르키메데스의 부력 개념입니다.

물체가 물에 잠기면 자신이 잠긴만큼 물을 밀어내는데 그만큼 물의높이가 올라갈것이고요

그만큼의 물의무게가 바로 부력인것이죠

 

 

(나)에서 물체가 잠긴부피를 V'라고 하면 V'을 구할수있고요

 

즉 (가)에서 물체가 잠긴부피는 V였는데 (나)에서 물체가 잠긴부피는 3V/5 이므로

부피변화는 2V/5 라는것입니다.

 

 

 

맨 처음에 압려 평형 식으로 mg를 구했으므로(m은 추의질량) 추의 퍼텐셜에너지 변화는 mgx가 됩니다.

 

겁나 어렵네요....