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v-t 그래프는 수능 물리 역학단원에서 8문제 중 3문제가 나온다. 단순 해석만 나오는 것이 아니라 아래와 같은 작도, 운동의 법칙에서 활용, F-t, P-t 그래프의 v-t 그래프 전환 역학적 에너지에서 운동 이해 등 나올 곳이 무궁무진하다. 첫걸음을 잘 해야 나중에 물리전반에 대한 모든 내용을 가지고 놀 수 있다.
그림과 같이 직선 도로에서 속력 v로 운동하던 자동차 A가 출발선에 도달하는 순간 출발선에 정지해 있던 자동차 B가 출발한다. A는 출발선에서 중간선까지 속력 v로 등속도 운동하고, 중간선에서 도착선까지 등가속도 운동을 한다. B는 중간선까지 가속도 a로 등가속도 운동하고, 중간선에서 도착선까지 등속도 운동을 한다. A, B는 중간선에 동시에 도달하며 도착선에도 동시에 도달한다. 출발선에서 중간선, 중간선에서 도착선 사이의 거리는 각각 L이다.
A, B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기> 에서 모두 고른 것은? (단, A, B는 평행한 직선 경로를 따라 운동하며, A, B의 크기는 무시한다.)
<보 기>
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ ④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
ㄱ. 중간선에 같이 도달했으므로 평균 속력이 같다. B는 등가속도 직선 운동을 했고 B의
평균 속력이 v가 되려면 도착 했을 때 속도는 2v이다.
ㄴ. A는 중간선에서 도착선까지 평균 속력이 2v가 되어야 하므로, 도착선에 도착했을 때
속력이 3v가 된다. 중간선에서 도착선까지 이동 시간은 출발선부터 중간선까지의 이동 시간
의 절반이 되어야 하므로 가속도는 2a이다.
ㄷ. v × t = L 이므로 총 시간 3/2t를 대입한다.
대부분 학생의 경우 위에 적혀있는 해설을 봐도 이 문제를 이해하기가 쉽지 않다.
그 이유는 등가속도 운동을 잘못 이해하고 있기 때문이다. 많은 학생들이 등가속도 운동은 관계식을 외워서 풀면 된다고 생각하고 있다. 하지만 수능 시험에서의 등가속도 운동문제는 관계식을 외워서 풀 수 있는 문제 보다는 v-t그래프로 표현을 해야지만 쉽게 풀 수 있는 문제가 매년 출제가 되고 있다. 위의 문제도 v-t그래프로 표현하여 풀어 보면 쉽게 풀 수 있다.
