2022년 서울시 9급 기계일반 제2회 A책형 기출문제 풀이
2022 9급 서울시 기계일반 제2회 A책형
기계재료의 결합 형식 중 양이온화된 금속이온과 음의 자유전자 간의 정전기적 인력에 의한 결합은?
① 이온결합
오답입니다 이온결합은 양이온과 음이온 사이의 정전기적 인력에 의한 결합입니다.
② 공유결합
오답입니다 공유결합은 이웃한 원자끼리 전자쌍을 함께 나누어 갖는 결합입니다.
③ 금속결합
정답입니다 금속 양이온과 자유전자 사이의 정전기적 인력이 바로 금속결합입니다.
④ 반데르발스 결합
오답입니다 반데르발스 결합은 분자 사이에 생기는 약한 2차 결합입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 금속결합
금속 원자는 최외각 전자를 쉽게 내놓아 양이온이 되고, 떨어져 나온 전자는 특정 원자에 묶이지 않고 결정 전체를 자유롭게 돌아다니는 자유전자가 됩니다. 이 자유전자 구름과 금속 양이온 사이의 정전기적 인력이 금속결합이며, 전기·열전도성과 연성·전성이 좋은 이유입니다. 이온결합·공유결합은 1차 결합이지만 자유전자가 없고, 반데르발스 결합은 훨씬 약한 2차 결합입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 기계재료 # 결합형식 # 금속결합 # 자유전자 # 이온결합
축방향과 잇줄의 방향이 일치하지 않는 기어로, 이의 물림이 좋고 진동 및 소음이 적으며 스퍼기어에 비해 하중 전달력이 크다는 장점을 지닌 기어는?
① 헬리컬기어
정답입니다 잇줄이 축에 대해 비틀려 있어 물림률이 크고 소음·진동이 작습니다.
② 베벨기어
오답입니다 베벨기어는 두 축이 만나는 곳에 쓰는 원뿔형 기어입니다.
③ 내접기어
오답입니다 내접기어는 안쪽에 이가 있는 기어로, 잇줄은 축과 나란합니다.
④ 웜기어
오답입니다 웜기어는 두 축이 직교하면서 어긋날 때 큰 감속비를 얻는 기어입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 헬리컬기어
헬리컬기어는 잇줄이 축방향과 나란하지 않고 일정한 비틀림각을 이루는 평행축 기어입니다. 이가 한쪽 끝부터 서서히 맞물려 들어가므로 물림률이 커서 스퍼기어보다 회전이 부드럽고 진동·소음이 적으며 하중 전달 능력도 큽니다. 다만 비틀림각 때문에 축방향 추력(thrust)이 생기는 것이 단점입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 기계요소설계 # 기어 # 헬리컬기어 # 물림률 # 축방향추력
잇수가 40이고, 모듈이 5인 스퍼기어의 바깥지름(이끝원 지름)[mm]은?
① 180
오답입니다 피치원 지름 mz = 200 mm 에서 모듈의 4배를 뺀 값으로 계산 근거가 없습니다.
② 190
오답입니다 이끝높이를 더하지 않고 오히려 빼서 m(z − 2) = 5 × 38 = 190 으로 계산했을 때 나오는 값입니다.
③ 200
오답입니다 이끝높이를 빼먹고 피치원 지름 mz만 구한 값입니다.
④ 210
정답입니다 바깥지름은 D + 2m = mz + 2m = 5 × 42 = 210 mm입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 210
표준 스퍼기어의 피치원 지름은 D = mz = 5 × 40 = 200 mm입니다. 이끝높이(어덴덤)가 모듈과 같은 5 mm이고 지름 기준으로는 위아래 양쪽에 붙으므로 바깥지름(이끝원 지름)은 D₀ = m(z + 2) = 5 × (40 + 2) = 210 mm입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계요소설계 # 스퍼기어 # 모듈 # 피치원지름 # 이끝원지름
밀링가공 시 밀링커터의 외경이 100mm, 밀링커터의 회전수가 300rpm이라면, 이때 절삭속도[m/min]는? (단, π=3이다.)
① 90
정답입니다 V = πDN/1000 = 3 × 100 × 300 / 1000 = 90 m/min입니다.
② 100
오답입니다 커터 지름 100 mm 를 그대로 옮겨 적은 값으로 계산 근거가 없습니다.
③ 120
오답입니다 커터 지름을 133 mm 정도로 잘못 잡아야 나오는 값입니다.
④ 150
오답입니다 π를 5로 잡거나 회전수를 500 rpm으로 보았을 때 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 90
절삭속도는 공구 바깥둘레의 원주속도이므로 V = πDN/1000 [m/min]으로 구합니다. D = 100 mm, N = 300 rpm, π = 3을 대입하면 V = 3 × 100 × 300 / 1000 = 90 m/min입니다. 지름을 mm로 넣었으므로 1000으로 나누어 m 단위로 환산해야 합니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 기계공작법 # 밀링가공 # 절삭속도 # 원주속도 # 회전수
<보기>에서 진원도 측정방법을 모두 고른 것은?
ㄱ. 직경법 |
① ㄱ
오답입니다 직경법 하나만으로는 진원도 측정법을 다 담지 못합니다.
② ㄱ, ㄷ
오답입니다 삼점법(ㄴ)이 빠져 있습니다.
③ ㄴ, ㄷ
오답입니다 직경법(ㄱ)이 빠져 있습니다.
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답입니다 직경법·삼점법·반경법 모두 표준적인 진원도 측정방법입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ
진원도 측정방법에는 마이크로미터 등으로 지름을 여러 방향에서 재는 직경법, V블록 위에 올려 다이얼게이지로 재는 삼점법, 회전축을 기준으로 반지름 변화를 재는 반경법(반지름법)이 있습니다. 직경법은 홀수 각형 변형을 잡아내지 못하고 삼점법은 V블록 각도의 영향을 받으므로, 가장 정밀한 것은 진원도 측정기를 쓰는 반경법입니다. 세 가지 모두 옳습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 측정 # 진원도 # 직경법 # 삼점법 # 반경법
압출가공에서 냉간압출에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 가공경화에 의하여 단단한 제품을 얻을 수 있다.
오답입니다 냉간에서는 소재가 가공경화되어 강도·경도가 높은 제품이 나옵니다.
② 산화가 발생하지 않는다.
오답입니다 재결정온도 아래에서 가공하므로 표면 산화(스케일)가 생기지 않습니다.
③ 열간압출에 비해 가공면이 거칠다.
정답입니다 냉간압출은 스케일이 없어 열간압출보다 표면이 오히려 매끄럽습니다.
④ 열간압출에 비해 공구에 가해지는 압력이 크다.
오답입니다 변형저항이 크므로 공구와 다이에 걸리는 압력이 훨씬 큽니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 열간압출에 비해 가공면이 거칠다.
냉간압출은 재결정온도보다 낮은 온도에서 하는 압출이므로 산화 스케일이 생기지 않아 치수정밀도가 높고 표면이 매끄럽습니다. 또 가공경화가 일어나 제품의 강도와 경도가 올라갑니다. 대신 재료의 변형저항이 커서 열간압출보다 훨씬 큰 압출력이 필요하고 공구 수명이 짧습니다. 가공면이 거칠다는 ③은 열간압출의 특징입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 압출가공 # 냉간압출 # 가공경화 # 표면거칠기
<보기>에서 설명하는 특징을 모두 만족하는 용접공정으로 가장 옳은 것은?
• 노즐을 통해 중력으로 용접부에 공급되는 과립 용제로 용접아크를 덮는다. |
① 가스방호금속아크용접(GMAW, gas metal arc welding)
오답입니다 GMAW는 아르곤·CO₂ 같은 보호가스로 아크를 감싸며 아크가 눈에 보입니다.
② 서브머지드아크용접(SAW, submerged arc welding)
정답입니다 입상 용제가 아크를 덮어 잠기게 하고 와이어를 자동 송급하는 방식입니다.
③ 유심용제아크용접(FCAW, flux-cored arc welding)
오답입니다 FCAW는 용제를 와이어 속에 넣은 것으로 아크가 겉으로 드러납니다.
④ 일렉트로가스용접(EGW, electrogas welding)
오답입니다 EGW는 수랭 동당금으로 용융지를 막고 보호가스를 쓰는 수직 자동용접입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 서브머지드아크용접(SAW, submerged arc welding)
호퍼와 노즐에서 중력으로 쏟아지는 입상(과립) 용제 속에 아크가 잠겨 진행되고, 소모성 와이어 용접봉을 용접건의 관으로 자동 공급하는 공정은 서브머지드아크용접(SAW)입니다. 아크가 용제에 덮여 보이지 않아 잠호용접이라고도 하며, 대전류를 쓸 수 있어 용착속도와 용입이 크지만 아래보기·수평 필릿 자세로 제한됩니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 기계공작법 # 용접 # 서브머지드아크용접 # 입상용제 # 잠호용접
유효 낙차가 7.5m인 수력 터빈에서 0.2m3/s의 유량이 수차로 공급될 때 얻을 수 있는 최대 동력[kW]은? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3이고 중력가속도는 9.8m/s2이다.)
① 1.47
오답입니다 유량을 0.02 m³/s로 잘못 잡으면 나오는 값입니다.
② 14.7
정답입니다 P = ρgQH = 1000 × 9.8 × 0.2 × 7.5 = 14,700 W = 14.7 kW입니다.
③ 2
오답입니다 중력가속도를 빼고 ρQH = 1000 × 0.2 × 7.5 = 1,500 W 로 구한 뒤 어림한 값으로, 올바른 계산이 아닙니다.
④ 20
오답입니다 중력가속도를 10 m/s², 유효 낙차를 10 m 로 어림하면 1000 × 10 × 0.2 × 10 = 20 kW 가 되어 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 14.7
수차가 얻을 수 있는 최대 동력은 물이 가진 위치에너지가 모두 전달될 때의 값이므로 P = ρgQH 로 계산합니다. ρ = 1000 kg/m³, g = 9.8 m/s², Q = 0.2 m³/s, H = 7.5 m 를 대입하면 P = 1000 × 9.8 × 0.2 × 7.5 = 14,700 W = 14.7 kW입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 유체역학 # 수차 # 유효낙차 # 수동력 # 이론동력
물리량의 차원이 잘못 표시된 것은? (단, 은 질량, 은 길이, 는 시간을 의미한다.)
① 밀도 :
오답입니다 밀도는 질량/부피이므로 ML⁻³ 이 맞습니다.
② 에너지 :
정답입니다 에너지는 힘×거리라 ML²T⁻² 이어야 하는데 ML⁻¹T⁻¹ 로 적혀 있습니다.
③ 운동량 :
오답입니다 운동량은 질량×속도이므로 MLT⁻¹ 이 맞습니다.
④ 압력 :
오답입니다 압력은 힘/면적이므로 ML⁻¹T⁻² 이 맞습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 에너지 : ML⁻¹T⁻¹
힘의 차원은 MLT⁻²이므로 에너지(일)는 힘×거리 = ML²T⁻²입니다. 보기 ②의 ML⁻¹T⁻¹ 은 점성계수의 차원이지 에너지의 차원이 아닙니다. 나머지는 밀도 ML⁻³, 운동량 MLT⁻¹, 압력 ML⁻¹T⁻² 로 모두 바르게 적혀 있습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 유체역학 # 단위와차원 # 에너지 # 운동량 # 압력
직경 60cm의 벨트 풀리를 갖는 전동기에서 풀리 외주면의 원주속도가 20m/s일 때 전동기 축의 회전수[rpm]는?
①
오답입니다 지름을 0.6 m 가 아니라 2 m 로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
②
오답입니다 분모에서 지름을 빠뜨리고 60v/π = 60 × 20/π 로 계산했을 때 나오는 값입니다.
③
오답입니다 원주속도를 15 m/s로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
④
정답입니다 N = 60v/(πD) = 60 × 20 / (π × 0.6) = 2000/π rpm입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 2000/π
풀리 외주면의 원주속도는 v = πDN/60 [m/s]이므로 회전수는 N = 60v/(πD)입니다. D = 60 cm = 0.6 m, v = 20 m/s 를 대입하면 N = 60 × 20 / (π × 0.6) = 1200/(0.6π) = 2000/π rpm입니다. 수치로는 약 637 rpm입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계요소설계 # 벨트전동 # 풀리 # 원주속도 # 회전수
기계부품 제조 시에 형성되는 수축공, 기공 등의 주조결함과 단조나 용접 시에 가공균열처럼 큰 덩어리 형태의 결함을 일컫는 것으로 가장 옳은 것은?
① 체적결함
정답입니다 수축공·기공·개재물처럼 3차원 덩어리로 존재하는 결함이 체적결함입니다.
② 적층결함
오답입니다 적층결함은 원자면의 쌓임 순서가 어긋난 2차원 면결함입니다.
③ 선결함
오답입니다 선결함은 전위(dislocation)처럼 선을 따라 생기는 1차원 결함입니다.
④ 점결함
오답입니다 점결함은 공공·침입형·치환형 원자처럼 원자 하나 규모의 결함입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 체적결함
결정 결함은 차원에 따라 점결함(0차원), 선결함(1차원, 전위), 면결함(2차원, 결정립계·적층결함), 체적결함(3차원)으로 나눕니다. 주조에서 생기는 수축공·기공(블로홀)이나 단조·용접에서 생기는 큰 균열, 개재물처럼 눈에 보일 정도의 덩어리 형태 결함은 체적결함(부피결함)으로 분류합니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 기계재료 # 결정결함 # 체적결함 # 수축공 # 기공 # 전위
종탄성계수 및 푸아송비가 각각 200GPa, 0.25인 재료에 전단력을 가하여 전단변형의 선형구간 내에서 0.001의 전단변형률이 발생했을 때 가해진 전단응력의 크기[MPa]는?
① 20
오답입니다 전단탄성계수를 E/(2(1+ν)) 대신 E/10 처럼 잘못 잡으면 나옵니다.
② 50
오답입니다 푸아송비를 1.0으로 잡아 G = E/4 로 계산했을 때 나오는 값입니다.
③ 80
정답입니다 G = E/{2(1+ν)} = 80 GPa이고 τ = Gγ = 80 × 10⁻³ GPa = 80 MPa입니다.
④ 100
오답입니다 전단탄성계수를 구하지 않고 종탄성계수 200 GPa 을 그대로 절반만 쓴 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 80
탄성계수 사이에는 G = E / {2(1 + ν)} 의 관계가 있습니다. E = 200 GPa, ν = 0.25이므로 G = 200 / (2 × 1.25) = 80 GPa입니다. 선형 탄성구간에서 전단응력은 훅의 법칙 τ = Gγ 로 구하므로 τ = 80 × 10⁹ × 0.001 = 80 × 10⁶ Pa = 80 MPa입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 재료역학 # 전단탄성계수 # 푸아송비 # 전단변형률 # 훅의법칙
직경이 1cm이고 종탄성계수와 열팽창계수가 각각 200GPa, 10×10-6/℃인 균일단면 균일재료 봉의 온도가 20℃만큼 증가하여 봉의 길이가 늘어났을 때, 이 봉의 길이를 원래대로 돌려놓기 위해 봉에 가해야 할 압축력의 크기[N]는?
① 500π
오답입니다 단면적을 πd²/8 처럼 절반으로 잘못 잡으면 나오는 값입니다.
② 1000π
정답입니다 σ = EαΔT = 40 MPa, A = 25π mm²이므로 F = 1000π N입니다.
③ 2000π
오답입니다 온도차를 20 ℃가 아니라 40 ℃로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
④ 4000π
오답입니다 단면적을 πd²/4 가 아니라 πd² 로 계산했을 때 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 1000π
온도가 올라 늘어난 길이를 원래대로 되돌리려면 열변형률과 크기가 같은 압축변형률을 주어야 하므로 필요한 응력은 σ = EαΔT입니다. σ = 200 × 10⁹ × 10 × 10⁻⁶ × 20 = 40 × 10⁶ Pa = 40 MPa입니다. 단면적은 A = πd²/4 = π × (10 mm)²/4 = 25π mm²이므로 F = σA = 40 N/mm² × 25π mm² = 1000π N입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 재료역학 # 열응력 # 열팽창계수 # 단면적 # 압축하중
정밀 입자 가공(숫돌 입자 가공)은 매우 작고 단단한 알갱이나 입도가 작은 숫돌을 이용하여, 높은 정밀도를 꾀하고 거울과 같이 매끈한 표면으로 다듬는 가공법이다. 정밀 입자 가공에 해당하지 않는 것은?
① 래핑(lapping)
오답입니다 래핑은 랩과 공작물 사이에 미세 랩제를 넣고 문질러 다듬는 입자 가공입니다.
② 호닝(honing)
오답입니다 호닝은 혼에 붙인 숫돌로 구멍 내면을 다듬는 입자 가공입니다.
③ 슈퍼 피니싱(super finishing)
오답입니다 슈퍼피니싱은 미세 숫돌을 가볍게 눌러 진동시키며 다듬는 입자 가공입니다.
④ 전해연마(electrolytic polishing)
정답입니다 전해연마는 숫돌 입자가 아니라 전기화학적 용출로 표면을 다듬습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 전해연마(electrolytic polishing)
정밀 입자 가공(숫돌 입자 가공)은 래핑, 호닝, 슈퍼피니싱, 폴리싱·버핑처럼 미세한 지립이나 입도가 작은 숫돌로 표면을 깎아 다듬는 가공법입니다. 전해연마는 공작물을 양극으로 삼아 전해액 속에서 표면의 볼록한 부분을 우선 용출시켜 광택을 내는 특수(비전통) 가공이므로 입자 가공에 들어가지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계공작법 # 정밀입자가공 # 래핑 # 호닝 # 슈퍼피니싱 # 전해연마
<보기>에서 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 방전가공 시 전극과 재료가 접촉하지 않은 상태에서 가공이 진행된다. |
① ㄱ
오답입니다 ㄱ만 고르면 전해연삭 설명(ㄷ)이 빠집니다.
② ㄴ
오답입니다 ㄴ만 고르면 옳은 두 항목을 모두 놓칩니다.
③ ㄱ, ㄷ
정답입니다 비접촉 방전가공(ㄱ)과 전해연삭의 연삭 기여 5% 미만(ㄷ)이 옳습니다.
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ
오답입니다 반사도가 높을수록 효율이 높다는 ㄴ이 틀려 전부 고를 수 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ ㄱ, ㄷ
ㄱ. 방전가공은 공구전극과 공작물이 절연액 속에서 미세 간극을 유지한 채 방전으로 재료를 녹여 없애므로 접촉하지 않습니다. ㄴ. 레이저가공은 표면이 빛을 흡수해야 열이 생기는데, 반사도가 높으면 에너지가 되튕겨 나가 효율이 떨어집니다. ㄷ. 전해연삭은 제거량의 90~95% 이상이 전해작용이고 숫돌의 기계적 연삭이 담당하는 몫은 5% 미만입니다. 옳은 것은 ㄱ과 ㄷ입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 기계공작법 # 특수가공 # 방전가공 # 레이저가공 # 전해연삭
압연에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 단면의 형상변화를 일으키는 공정이다.
오답입니다 롤 사이를 지나며 두께가 줄고 단면 형상이 바뀌는 공정이 맞습니다.
② 가공 후에 형상뿐만 아니라 금속의 물성도 변한다.
오답입니다 결정립이 미세해지고 가공경화가 일어나 기계적 성질도 달라집니다.
③ 평판, 박판, 관, 레일을 만들 수 있다.
오답입니다 평판·박판은 물론 형강, 관, 레일까지 압연으로 만듭니다.
④ 금속의 탄성변형을 주로 이용하는 공정이다.
정답입니다 압연은 항복점을 넘겨 영구변형을 주는 소성가공입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 금속의 탄성변형을 주로 이용하는 공정이다.
압연은 회전하는 두 롤 사이로 소재를 통과시켜 두께를 줄이고 단면 형상을 바꾸는 대표적인 소성가공입니다. 재료를 항복점 이상으로 변형시켜 영구적인 형상 변화를 주며, 이 과정에서 결정립이 미세화되고 가공경화가 일어나 강도 등 물성도 함께 바뀝니다. 탄성변형만으로는 하중을 없앴을 때 형상이 되돌아가므로 성형이 되지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 압연 # 소성변형 # 가공경화 # 롤
클램프 설계에서 고려할 사항으로 가장 옳지 않은 것은?
① 절삭력은 클램프가 위치한 방향으로 작용하도록 한다.
정답입니다 절삭력은 클램프가 아니라 고정된 받침면·지지구 쪽으로 향하게 해야 합니다.
② 클램핑하는 힘은 공작물에 변형을 주지 않아야 한다.
오답입니다 과도한 클램핑은 공작물을 변형시켜 가공 정밀도를 떨어뜨립니다.
③ 조작이 간단하도록 설계한다.
오답입니다 조작이 빠르고 간단해야 준비시간이 줄어 생산성이 좋아집니다.
④ 손상, 변형, 뒤틀림을 방지하기 위하여 여러 개의 작은 힘으로 분산시킨다.
오답입니다 한 점에 큰 힘을 주기보다 여러 점으로 나누어야 변형·뒤틀림이 적습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 절삭력은 클램프가 위치한 방향으로 작용하도록 한다.
클램프는 공작물을 눌러 붙잡아 두는 역할이지 절삭력을 받아내는 부재가 아닙니다. 절삭력은 위치결정구나 고정 지지면(받침) 쪽으로 향하게 배치해야 클램프가 풀리거나 밀리지 않고 위치 정밀도가 유지됩니다. 또 클램핑력은 공작물이 변형되지 않을 만큼만, 여러 곳에 나누어 주고 조작은 단순해야 합니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 기계공작법 # 지그와고정구 # 클램프 # 절삭력 # 위치결정
흰색 당구공이 2.0m/s의 속도로 이동하며 이동선상에 정지되어 있는 빨간색 당구공과 충돌한다. 두 당구공의 질량은 200g으로 같고, 충돌에 대한 반발계수는 0.8일 때, 충돌 후 빨간색 당구공의 속도[m/s]는? (단, 운동량은 보존된다.)
① 0.9
오답입니다 반발계수를 0.8이 아니라 −0.1 쪽으로 잘못 부호를 잡으면 나오는 값입니다.
② 1.5
오답입니다 반발계수를 0.5로 보았을 때 나오는 빨간 공의 속도입니다.
③ 1.8
정답입니다 v₂′ = v(1 + e)/2 = 2.0 × 1.8/2 = 1.8 m/s입니다.
④ 2.0
오답입니다 완전탄성충돌(e = 1)로 보아 속도가 그대로 전달된다고 본 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 1.8
질량이 같으므로 운동량 보존은 v = v₁′ + v₂′ 즉 2.0 = v₁′ + v₂′ 입니다. 반발계수는 e = (v₂′ − v₁′)/(v − 0) = 0.8이므로 v₂′ − v₁′ = 1.6 m/s입니다. 두 식을 연립하면 v₂′ = (2.0 + 1.6)/2 = 1.8 m/s, v₁′ = 0.2 m/s 가 됩니다. 충돌 후 빨간 공은 1.8 m/s로 나아갑니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 동역학 # 충돌 # 반발계수 # 운동량보존 # 당구공
어떤 액체에 5MPa의 압력을 가했더니 부피가 0.05% 감소했다. 이 액체의 체적탄성계수[GPa]는?
① 1
오답입니다 체적변화율을 0.5%(0.005)로 잘못 읽으면 나오는 값입니다.
② 5
오답입니다 압력값 5 MPa 을 그대로 GPa 단위로 옮겨 적은 값입니다.
③ 10
정답입니다 K = Δp / (ΔV/V) = 5 MPa / 0.0005 = 10,000 MPa = 10 GPa입니다.
④ 100
오답입니다 체적변화율을 0.005%(5×10⁻⁵)로 잘못 잡으면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 10
체적탄성계수는 K = −Δp / (ΔV/V) 로 정의되며, 압축률의 역수입니다. 부피가 0.05% 줄었으므로 ΔV/V = 0.0005이고 Δp = 5 MPa입니다. K = 5 MPa / 0.0005 = 10,000 MPa = 10 GPa입니다. K가 클수록 잘 압축되지 않는 액체입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 유체역학 # 체적탄성계수 # 압축률 # 체적변화율 # 액체
각각 균일하고 단일한 물질로 구성된 고체 덩어리 A, 액체 B, 액체 C의 밀도는 각각 , , 이다. 고체 덩어리 A를 액체 B와 액체 C에 각각 담갔더니, 부피 기준으로 A가 B에 40%, A가 C에 50% 잠겼다. 이때, 는? (단, 부력과 중력을 제외한 다른 효과는 무시한다.)
① 0.4
오답입니다 잠긴 비율 40%를 그대로 밀도비로 옮겨 적은 값입니다.
② 0.6
오답입니다 잠긴 비율의 차이 등을 잘못 조합했을 때 나오는 값입니다.
③ 0.8
오답입니다 분자와 분모를 뒤집어 0.4/0.5로 계산했을 때 나오는 값입니다.
④ 1.25
정답입니다 0.4 = 0.5이므로 / = 0.5/0.4 = 1.25입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 1.25
떠 있는 물체의 무게는 배제한 유체의 무게와 같으므로 ·V·g = ··g입니다. 액체 B에서는 40%가 잠겼으므로 = 0.4이고, 액체 C에서는 50%가 잠겼으므로 = 0.5입니다. 두 식을 같다고 놓으면 0.4 = 0.5이므로 / = 0.5/0.4 = 1.25입니다. 적게 잠길수록 그 액체의 밀도가 더 크다는 뜻과도 맞습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 유체역학 # 부력 # 아르키메데스원리 # 밀도비 # 부유
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