[일반물리학] 9장 선운동량 예제 9-1의 추가문제에서 궁수의 반동 속도 계산

질문 요약

화살을 수평선 상에서 각도가 θ인 방향으로 쏜다면 궁수의 반동 속도를 계산하는 방법을 이해하지 못하겠습니다. x방향 운동량 보존만 적용하는데 왜 y방향 운동량보존을 고려하지 않아도 되는지 설명해주세요.

답변 요약

운동량 보존 법칙은 입자계에 대한 외력이 0일 때 보존되는 것을 알 수 있습니다. 활을 쏘는 경우, 입자계를 (사람-활)로 간주하고 있습니다. 수평방향으로는 운동량이 보존되지만, 연직 방향으로는 보존되지 않습니다.

원본 바로가기 >>>

 

Unsplash 추천 이미지 (키워드 : Physics, arrow, horizon, angle, direction, archer, recoil speed, calculation method, lack of understanding, x-direction momentum, conservation, y-direction momentum, consideration, explanation )

 

[일반물리학] 9장 선운동량 예제 9-1의 추가문제에서 궁수의 반동 속도 계산

이번에는 [일반물리학] 9장 선운동량 예제 9-1의 추가문제에서 궁수의 반동 속도를 계산하는 방법에 대해 알아보겠습니다. 질문자는 화살을 수평선 상에서 각도가 θ인 방향으로 쏜다면 궁수의 반동 속도를 계산하는 방법을 이해하지 못하겠다고 합니다. 그 이유에 대해 설명해드리겠습니다.

먼저, 운동량 보존 법칙에 대해 알아야 합니다. 운동량 보존 법칙은 입자계에 대한 외력이 0일 때, 운동량이 보존되는 것을 말합니다. 즉, 외부에서 가해지는 힘이 없다면 운동량은 변하지 않습니다.

활을 쏘는 경우, 입자계를 (사람-활)로 간주할 수 있습니다. 여기서 중요한 점은 수평방향으로는 운동량이 보존되지만, 연직 방향으로는 보존되지 않는다는 것입니다.

그렇다면, 왜 연직 방향의 운동량은 보존되지 않는 것일까요? 이에 대한 이유는 화살이 날아가는 동안에도 지구의 중력이 작용하기 때문입니다. 화살은 중력에 의해 아래 방향으로 가속되기 때문에 연직 방향의 운동량은 보존되지 않습니다.

따라서, 화살을 수평선 상에서 각도가 θ인 방향으로 쏜다면 궁수의 반동 속도를 계산할 때에는 x방향 운동량 보존만을 고려하면 됩니다. 이는 수평방향으로는 외부에서 가해지는 힘이 없기 때문에 운동량이 보존되기 때문입니다.

이러한 이유로 화살을 수평선 상에서 각도가 θ인 방향으로 쏜다면 궁수의 반동 속도를 계산할 때에는 x방향 운동량 보존만을 고려하면 됩니다. 따라서, y방향 운동량을 고려할 필요는 없습니다.

이상으로 화살을 수평선 상에서 각도가 θ인 방향으로 쏜다면 궁수의 반동 속도를 계산하는 방법에 대해 설명드렸습니다. 추가적인 질문이 있다면 언제든지 문의해주세요.

유니스터디 바로가기 : https://www.unistudy.co.kr/megauni.asp

학습Q&A 바로가기 : https://www.unistudy.co.kr/community/qna_list.asp