[기출문제] 경상국립대 일반물리학(대학물리학) 2022-1 기말 기출문제 (정답 포함)

경상국립대 일반물리학(대학물리학) 2022-1 기말 기출문제 (정답 포함)

 

 

 

1. 시험 정보

 

학교/과목	경상국립대/일반물리학(대학물리학)
시험명	2022-1 기말
교수명	손종윤
문항수/형식	서술형 3문제
정답/해설	✅ 있음
파일형식	-

 

 

 

2. 출제 범위 & 키워드

 

일반물리학의 투사체 운동, 만유인력과 인공위성의 원운동, 물리학의 공학적 응용을 이해하고 설명하는 서술형 문제.

 

 

📚 키워드

 

 

 

3. 기출 미리보기

 

 

1. 원숭이가 나무에서 떨어질 때 투사체로 맞출 수 있는 방법을 서술하시오.

 

 

 

 

4. 자료 보기

 

[기출 문제] 

 

 

1. 원숭이가 나무에서 떨어질 때 투사체로 맞출 수 있는 방법을 서술하시오. 투사체를 원숭이 위치를 향해 바로 겨누고 쏘면 된다. 2. 인공위성이 상공 600km에 있을 때 가해지는 중력 가속도와 공전주기를 구하시오. 중력가속도: 8.2m/s^2 공전주기: 96.54min 3. 자신의 전공과 물리학의 연관성을 서술하시오. 산업시스템공학은 “문제(목표)” → “수학적 모델” → “제어·최적화”로 풀어나가는데, 물리학은 모델의 근간(현상 이해와 정확한 수식화) 을 제공한다. 물리를 잘 알면 모델이 현실을 더 잘 반영해서 설계·운영·최적화 성능이 크게 좋아진다.

 

 

 

[정답] 

 

1. 투사체를 원숭이 방향(즉 초기에 원숭이의 위치를 향하는 직선)으로 쏐다면, 중력 없는 경우 투사체는 원숭이의 초기 위치에 도달했을 것이다. 중력이 있어도 투사체는 같은 시간 동안 같은 \tfrac12 g t^2 만큼 수직으로 떨어진다. 따라서 두 물체의 상대적 수직거리 변화는 동일하므로 맞게 된다. 투사체의 수직 위치는 y_{\text{proj}}(t)=y_0 + v_{0y}t - \tfrac12 gt^2 만약 초기 조준이 원숭이 위치를 향하도록 했다면 v_{0y}t가 원숭이를 향해 도달하는 데 필요한 초기 수직이동을 제공하고, 둘 다 -\tfrac12 gt^2를 빼므로 최종적으로 같은 높이에 있게 된다. 2. 지구 중심으로부터의 거리 r = R_E + h • 지구 평균 반지름 R_E = 6\,371\ \text{km} = 6\,371\,000\ \text{m} • 고도 h = 600\ \text{km} = 600\,000\ \text{m} • 따라서 r = 6\,371\,000 + 600\,000 = 6\,971\,000\ \text{m}. • 지구 표준 중력 매개변수(중력상수×지구질량) \mu = G M = 3.986004418\times10^{14}\ \text{m}^3/\text{s}^2. (수치 계산 — 자리수 차근차근) 1. 반지름: r = 6{,}371{,}000 + 600{,}000 = 6{,}971{,}000\ \text{m}. 2. r^2: r^2 = (6{,}971{,}000)^2 = 48{,}594{,}841{,}000{,}000\ \text{m}^2. 3. 중력가속도 (뉴턴의 법칙, 구심력 공식과 동일 형태) g' = \frac{\mu}{r^2} = \frac{3.986004418\times10^{14}}{48{,}594{,}841{,}000{,}000} 나눗셈 계산 결과: g' \approx 8.2025258978\ \text{m/s}^2. → 지표면의 g\approx 9.81\ \text{m/s}^2보다 작음(높이에 따라 감소). 4. 공전 주기 T (케플러 제3법칙 형태) T = 2\pi\sqrt{\frac{r^3}{\mu}}. 단계별: • r^3 \approx 3.38754636611\times10^{20}\ \text{m}^3. • \dfrac{r^3}{\mu}\approx \dfrac{3.38754636611\times10^{20}}{3.986004418\times10^{14}}\approx 8.695\! \times 10^{5}\ \text{s}^2. • 제곱근: \sqrt{8.695\times10^{5}}\approx 932.78\ \text{s}. • 따라서 T = 2\pi\times 932.78\ \text{s}\approx 5\,792.33\ \text{s}. • 초 → 분: 5\,792.33/60 \approx 96.54\ \text{분}. • 시 → 약 1.6089\ \text{시간} (약 1시간 36분 32초). 3. 자신의 생각을 적는 것이 더 점수르 많이 받는 질문이라 해설은 없습니다.