운동 문제 - #31

ㄱ. 저울 위에 B만 올려놓으면 저울의 측정값은 2 N이므로 용수철은 B에 연직 아래 방향으로 크기가 1 N인 힘을 작용한다. 따라서 용수철은 A에 연직 위 방향으로 크기가 1 N인 힘을 작용하고 A의 무게는 2 N이므로, 실이 A를 당기는 힘의 크기 T=1N이다. 사실 저울 위에 4N 무게 올려놓고 3N만 표시된다면 실이 1N만큼 지탱해주고 있을 수 밖에 없다.

ㄴ. 용수철이 A에 작용하는 힘의 방향은 연직 위 방향이고, A에 작용하는 중력의 방향은 연직 아래 방향이므로 두 힘의 방향은 서로 반대 방향이다. 사실 ㄴ은 용수철이 원래 길이에서 늘어났냐, 줄어들었냐를 묻는 것이다. 늘어났으면 A를 밑으로 잡아당길 것이고, 줄어들었으면 위로 밀어내겠지. 근데 늘어난 상태라면 B를 위로 잡아당겨줘야 하는데, B의 원래 무게인 2N보다 저울에 표시된 무게가 더 나간 시점에서 이미 용수철은 줄어든 상태라는 것이 확정된다.

ㄷ. 저울이 B에 작용하는 힘은 B의 무게와 용수철이 B에 작용하는 힘의 합과 평형을 이룬다. 따라서 B에 작용하는 중력(B의 무게)과 저울이 B에 작용하는 힘은 작용 반작용의 관계가 아니다. 사실 힘의 주체를 볼 것도 없이 두 힘이 한 물체에 작용한다? 무조건 작용 반작용이 아니라고 보면 된다.

정답 1.

저울에 3N이 표시되었다는 것은 무엇을 의미하는가? 저울 위에 있는 물체에 저울이 3N의 힘을 연직 위 방향으로 작용한다는 것을 뜻한다. 그래야 물체에 작용하는 알짜힘이 0이 되니까. 물론 물체가 정지 상태라는 전제가 있어야 한다.