안전과 직결되는 에어백 어떤게 좋은 걸까?
에어백과 충돌 시간에 따른 평균 힘
운동량 변화 · 충격량 · 평균 힘 · 충돌 시간
[가] 충돌 안전 장치 시험
질량이 70 kg인 모형 탑승자가 12 m/s의 속도로 움직이다가 정면 충돌 후 0 m/s가 되었다. 안전 장치 A를 사용할 때 충돌 시간은 0.060 s, 안전 장치 B를 사용할 때는 0.120 s였다. 충돌 방향과 반대 방향을 힘의 양의 방향으로 정하고, 충돌 동안의 평균 힘만 비교한다.
| 장치 | 충돌 전 속력(m/s) | 충돌 후 속력(m/s) | 충돌 시간(s) |
|---|---|---|---|
| A | 12 | 0 | 0.060 |
| B | 12 | 0 | 0.120 |
[나] 관계식
충격량 I = Δp = F평균Δt
제시문과 자료를 바탕으로 옳은 설명만을 <보기>에서 고른 것은? [4점]
<보기>
ㄱ.A와 B에서 탑승자의 운동량 변화량의 크기는 같다.
ㄴ.B에서 탑승자가 받는 평균 힘의 크기는 A의 2배이다.
ㄷ.운동량 변화량이 같다면 충돌 시간을 길게 할수록 평균 힘의 크기를 줄일 수 있다.
과학 용어
Science Terms| 운동량 | 질량과 속도의 곱 p=mv로 나타내는 물리량. |
|---|---|
| 충격량 | 힘이 일정 시간 동안 작용한 효과로, 운동량 변화량과 같다. |
| 평균 힘 | 충돌 과정 전체의 힘을 같은 충격량을 주는 일정한 힘으로 나타낸 값. |
두 장치 모두 충돌 전후 속도가 같으므로 먼저 운동량 변화량이 같음을 확인한다. 그 다음 I=F평균Δt를 이용해 충돌 시간이 평균 힘에 미치는 영향을 비교한다.
1. 핵심 계산·자료 해석
A: F평균=840/0.060=14,000 N
B: F평균=840/0.120=7,000 N
두 경우의 충격량은 같지만 B의 충돌 시간이 A의 2배이므로 평균 힘은 절반이 된다.
2. <보기> ㄱ·ㄴ·ㄷ 판단
3. 객관식 선지 분석
- ①옳은 진술 ㄷ을 포함하지 않는다.
- ②틀린 진술 ㄴ을 포함한다; 옳은 진술 ㄱ, ㄷ을 포함하지 않는다.
- ③틀린 진술 ㄴ을 포함한다; 옳은 진술 ㄷ을 포함하지 않는다.
- ④정답. 옳은 진술은 ㄱ, ㄷ이다.
- ⑤틀린 진술 ㄴ을 포함한다; 옳은 진술 ㄱ을 포함하지 않는다.
4. 그림으로 개념 연결하기
5. 자주 하는 오개념과 해석 범위
6. 문제 해결 핵심 정리
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