수능국어 과학기술 플러스 | 정답 및 해설

[1~2] 과학, ‘지레의 원리에 담긴 돌림힘’

1. 세부 내용 추론하기

2문단에서 물체에 작용하는 돌림힘의 크기는 회전축에서 물체에 속한 점 X까지의 거리와 가해 준 힘의 크기의 곱으로 표현될 수 있다고 언급했으므로 갑의 돌림힘은 300N·m(=300N×1m)이며, 을의 돌림힘은 400N·m(=200N×2m)이다. 따라서 알짜 돌림힘은 갑의 반대쪽에서 작용하는 100N·m로 나타낼 수 있다. 이때 알짜 돌림힘이 한 일은 알짜 돌림힘의 크기와 회전 각도의 곱이므로 50πJ(=100N·m×0.5π)이며, [가]에서 알짜 돌림힘이 한 일은 갑의 반대쪽으로 90°를 회전시키는 것이므로 알짜 돌림힘은 문이 갑의 반대쪽에서 갑의 있는 쪽으로 회전하도록 작용하는 양(+)의 일을 했다고 할 수 있다. 6문단에서 어떤 물체에 알짜 돌림힘이 양(+)의 일을 하면 그만큼 물체의 회전 운동 에너지는 증가한다고 하였으므로 [가]에서 문이 90° 회전하는 동안 문의 회전 운동 에너지는 점점 증가한다고 할 수 있다.

정답 ②

2. 구체적 상황에 적용하기

<보기>의  OA는 OB의 절반에 해당하며,  A, B에는 각각 OA, OB와 직각 방향으로 표면과 평행하게 같은 크기의 힘이 작용하여 원판을 각각 시계 방향과 시계 반대 방향으로 밀어준다고 하였으므로 두 돌림힘은 서로 다른 방향으로 작용하며, 그 힘은 2배의 차이를 보이게 된다. 왜냐하면 2문단에서 제시된 바와 같이 물체에 작용하는 돌림힘의 크기는 회전축에서 X까지의 거리와 가해 준 힘의 크기의 곱으로 표현되기 때문이다. 한편 <보기>의 원판은 시계 반대 방향으로 회전하고 있으므로 A에 가해 주는 힘만을 제거한 상태에서는 시계 반대 방향으로 밀어주는 알짜 돌림힘만 존재한다. 이때 원판이 두 바퀴 회전한다면, 4문단에 언급된 바와 같이 알짜 돌림힘이 한 일은 알짜 돌림힘의 크기와 회전 각도의 곱에 해당하므로, 원판이 두 바퀴 회전하는 동안 알짜 돌림힘이 한 일은 한 바퀴 회전하는 동안 알짜 돌림힘이 한 일의 4배가 아니라 2배이다.

정답 ④

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