#41 자유 낙하 운동

문제 1 · OX 문제

공기 저항을 무시할 때, 가만히 놓은 물체가 오직 중력만을 받으며 아래로 떨어지는 운동을 자유 낙하 운동이라고 한다. ( )

정답: O

진공청소기 관 속에 쏙 빨려 들어가는 먼지처럼, 공기의 방해 없이 오직 지구의 당기는 힘(중력) 하나에만 이끌려 떨어지는 가장 순수한 낙하 운동을 뜻해요!

문제 2 · OX 문제

지표면 근처에서 자유 낙하 하는 물체의 속력은 1초마다 9.8m/s씩 일정하게 증가하는 등가속도 직선 운동을 한다. ( )

정답: O

1초가 지날 때마다 스피드 부스터 아이템을 9.8개씩 꼬박꼬박 챙겨 먹는 레이싱 자동차와 같아요! 시간이 지날수록 속도가 9.8의 배수로 규칙적이고 정직하게 빨라진답니다.

문제 3 · OX 문제

떨어지는 물체의 질량이 클수록 물체에 작용하는 중력 가속도의 크기도 비례하여 더 커진다. ( )

정답: X

코끼리와 개미가 스카이다이빙을 할 때, 둘 다 1초에 속도를 9.8씩만 올리기로 굳게 약속한 것과 같아요! 덩치(질량)가 아무리 달라도 속도가 늘어나는 페이스(가속도)는 9.8로 완벽하게 평등합니다.

문제 4 · OX 문제

공기 저항이 없을 때, 같은 높이에서 무거운 농구공과 가벼운 야구공을 동시에 떨어뜨리면 무거운 농구공이 지면에 먼저 도달한다. ( )

정답: X

농구공과 야구공이 나란히 손을 잡고 사이좋게 떨어지는 거예요! 둘 다 1초에 9.8씩 똑같이 속력이 늘어나기 때문에, 공기 방해만 없다면 완벽하게 '동시에' 바닥에 도착한답니다.

문제 5 · OX 문제

자유 낙하 하는 물체의 속력-시간 그래프를 그리면, 시간에 따라 속력이 변하지 않으므로 가로축과 나란한 수평선 모양이 된다. ( )

정답: X

매달 용돈을 9.8만 원씩 일정하게 올려 받는 통장을 떠올려 보세요! 잔고가 가만히 있지 않고 계단처럼 위로 쑥쑥 올라가듯, 속력 그래프도 위를 향해 반듯하게 뻗어 올라가는 대각선(1차 함수) 모양이 된답니다.

문제 6 · OX 문제

자유 낙하 운동을 하는 물체의 운동 방향은 중력의 방향과 완벽하게 일치하는 연직 아래 방향이다. ( )

정답: O

세면대에 물을 받았다가 마개를 훅 뽑으면 물이 한가운데 배수구를 향해 쫙 빨려 내려가죠? 가만히 놓은 물체도 둥근 지구의 한가운데(배수구)를 향해 수직으로 꽂히며 떨어지는 것이랍니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

공기 저항을 무시할 때, 가만히 놓은 물체가 오직 ( )만을 받으며 아래로 떨어지는 운동을 자유 낙하 운동이라고 한다. (2글자)

정답: 중력

진공청소기 관 속에 쏙 빨려 들어가는 먼지처럼! 공기라는 방해꾼 없이 순수하게 지구가 당기는 이 힘 하나에만 이끌려 떨어지는 아주 깨끗하고 이상적인 낙하 운동이에요.

문제 8 · 빈칸 채우기

자유 낙하 하는 물체는 1초마다 속력이 9.8m/s씩 일정하게 증가하는 ( ) 직선 운동을 한다. (4글자)

정답: 등가속도

1초마다 스피드 부스터를 먹으며 9.8씩 일정하게 속력을 올리는 레이싱 카를 떠올려 보세요! 가속도(속력 변화량)가 삐뚤빼뚤하지 않고 한결같이 똑같은 이 운동을 뜻해요.

문제 9 · 빈칸 채우기

자유 낙하 하는 물체의 운동 방향은 중력이 작용하는 방향인 ( ) 방향이다. (4글자)

정답: 연직아래

세면대 마개를 뽑으면 물이 한가운데 배수구로 쫙 빨려 들어가죠? 둥근 지구 위 어디서든 중력은 지구 중심을 향해 수직 밑으로 꽂히는 이 방향으로 작용해요!

문제 10 · 빈칸 채우기

자유 낙하 하는 물체의 속력-시간 그래프를 그리면, 시간이 지날수록 속력이 일정하게 증가하므로 ( )이/가 일정한 직선 모양이 나타난다. (3글자)

정답: 기울기

매달 용돈이 9.8만 원씩 꼬박꼬박 늘어나는 통장을 그래프로 그리면 반듯한 대각선이 나오죠? 이때 선이 얼마나 가파른지를 나타내는 이 값이 가속도(9.8)를 의미한답니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

공기 저항이 없을 때, 같은 높이에서 동시에 떨어뜨린 질량이 다른 두 물체는 지면에 ( )에 도달한다. (2글자)

정답: 동시

무거운 볼링공과 가벼운 탁구공이 손을 잡고 스카이다이빙을 하는 거예요! 1초에 속도가 9.8씩 늘어나는 페이스가 똑같으니, 공기 저항만 없다면 바닥에 닿는 것도 완벽하게 '이때'랍니다.

문제 12 · 빈칸 채우기

자유 낙하 하는 물체는 질량에 관계없이 1초마다 늘어나는 속력의 변화량이 약 9.8m/s²로 일정한데, 이 값을 중력 ( )(이)라고 한다. (3글자)

정답: 가속도

엑셀을 밟을 때 속도계 바늘이 쑥쑥 올라가는 정도를 나타내죠! 지구에서는 1초에 9.8씩 속도를 끌어올려 주는데, 이 9.8이라는 속력 변화량을 '중력 이것'이라고 부른답니다.

문제 13 · 단답형

공기 저항을 무시할 때, 정지 상태에서 자유 낙하를 시작한 물체의 3초 후 속력은 몇 m/s인지 구하시오. (숫자)

정답: 29.4

1초에 9.8점씩 오르는 콤보 점수 게임이에요! 3초 동안 9.8을 3번 연속으로 획득했으니, 9.8 × 3 = 29.4m/s가 최종 스피드가 된답니다.

문제 14 · 단답형

자유 낙하 하는 어떤 물체의 속력이 49m/s가 되었다. 이 물체가 떨어지기 시작한 지 몇 초가 지났는지 구하시오. (숫자)

정답: 5

1초마다 9.8리터씩 물을 부어 49리터를 채우려면? 49를 9.8로 나누면 딱 5초가 걸리죠! 목표 속력을 1초당 증가량(가속도)으로 시원하게 '나누면' 걸린 시간이 계산돼요.

문제 15 · 단답형

같은 높이에서 질량이 2kg인 쇠구슬과 5kg인 볼링공을 동시에 자유 낙하 시켰다. 2초 후 쇠구슬의 속력이 19.6m/s였다면, 같은 시각 볼링공의 속력은 몇 m/s인지 구하시오. (숫자)

정답: 19.6

덤프트럭과 자전거가 자유 낙하를 해도 1초에 속도가 9.8씩 늘어나는 페이스는 완벽하게 평등해요! 공기 저항만 없다면 질량에 상관없이 속도 변화가 똑같으므로, 볼링공 역시 쇠구슬과 똑같이 19.6m/s의 속력을 냅니다.

문제 16 · 단답형

자유 낙하 하는 물체의 2초일 때의 속력은 19.6m/s이다. 이 물체가 0초부터 2초까지 낙하하는 동안 속력-시간 그래프 아래의 삼각형 넓이에 해당하는 총 이동 거리는 몇 m인지 구하시오. (숫자)

정답: 19.6

가로 2, 세로 19.6인 샌드위치를 대각선으로 예쁘게 반 잘라 먹는(삼각형) 것과 같아요! 속력 그래프 아래의 삼각형 넓이가 곧 이동 거리니까, 0.5 × 2 × 19.6을 계산하면 19.6m가 뚝딱 나와요.

문제 17 · 단답형

자유 낙하 하는 물체가 떨어지기 시작하여 1초일 때부터 5초일 때까지, 4초 동안 이 물체의 속력은 몇 m/s만큼 증가하였는지 구하시오. (숫자)

정답: 39.2

시급 9.8만 원 알바를 1시부터 5시까지 총 4시간 동안 뛰었다면 얼마를 벌까요? 9.8 × 4를 해서 총 39.2만 원이 늘어났겠죠! 물체의 속력도 4초의 시간 동안 9.8 × 4 = 39.2m/s만큼 정직하게 늘어납니다.

문제 18 · 단답형

공기 저항이 없는 곳에서 물체를 가만히 놓아 떨어뜨렸더니 1.5초 후 바닥에 닿았다. 바닥에 닿는 순간 물체의 속력은 몇 m/s인지 구하시오. (숫자)

정답: 14.7

1초에 9.8바퀴를 도는 팽이를 1.5초 동안 돌렸다면? 9.8 × 1.5를 해서 총 14.7바퀴를 돌았을 거예요! 자유 낙하 속력도 무조건 '9.8 × 낙하 시간'이라는 진리의 공식 하나면 다 풀린답니다.

문제 19 · 보기 선택

공기 저항을 무시할 때, 자유 낙하 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르시오.

• ㄱ. 물체가 떨어지는 동안 속력은 1초마다 9.8m/s씩 일정하게 증가한다.
• ㄴ. 물체에 작용하는 알짜힘은 0이다.
• ㄷ. 물체의 운동 방향과 중력의 방향은 같다.
• ㄹ. 물체가 떨어지는 동안 가속도의 크기는 점점 증가한다.

정답: ㄱ, ㄷ

1초마다 스피드 부스터를 먹으며 9.8씩 일정하게 빨라지는 레이싱 카예요! 지구가 밑으로 당기니(중력) 당연히 밑으로 떨어지며 방향도 완벽히 일치하죠.

문제 20 · 보기 선택

자유 낙하 하는 물체의 그래프에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르시오.

• ㄱ. 속력-시간 그래프는 기울기가 일정한 직선 모양이다.
• ㄴ. 속력-시간 그래프의 기울기는 물체의 질량을 의미한다.
• ㄷ. 속력-시간 그래프의 아랫부분 넓이는 물체의 이동 거리를 의미한다.
• ㄹ. 가속도-시간 그래프는 시간축과 나란한 평행선 모양이다.

정답: ㄱ, ㄷ, ㄹ

매달 용돈이 9.8만 원씩 똑같이 늘어나면 통장 잔고 그래프는 반듯한 대각선이 되죠! (속력 그래프) 그리고 늘어나는 금액(가속도) 자체는 변함이 없으니 평평한 수평선이 됩니다. 그래프 넓이는 무조건 이동 거리예요!

문제 21 · 보기 선택

진공 상태(공기 저항 무시)에서 질량이 다른 두 물체 A(1kg)와 B(10kg)를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨렸다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르시오.

• ㄱ. A와 B에 작용하는 중력의 크기는 서로 같다.
• ㄴ. A와 B의 가속도는 9.8m/s²로 서로 같다.
• ㄷ. 지면에 도달하는 시간은 B가 A보다 짧다.
• ㄹ. 낙하하는 동안 같은 시간일 때 A와 B의 속력은 항상 같다.

정답: ㄴ, ㄹ

코끼리와 개미가 떨어져도 1초에 속도가 9.8씩 똑같이 오르기로 약속한 거예요! 공기 방해만 없다면 무거운 놈이나 가벼운 놈이나 똑같은 스피드로 완벽하게 동시에 떨어집니다.

문제 22 · 보기 선택

가만히 놓아 자유 낙하 하는 어떤 물체의 3초 후 상황에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르시오.

• ㄱ. 3초일 때 물체의 속력은 29.4m/s이다.
• ㄴ. 3초 동안 물체가 이동한 총 거리는 44.1m이다.
• ㄷ. 3초일 때 물체의 가속도는 29.4m/s²이다.
• ㄹ. 1초일 때보다 3초일 때 물체에 작용하는 중력의 크기가 더 크다.

정답: ㄱ, ㄴ

1초에 9.8씩 오르니 3초 뒤 속력은 9.8 × 3 = 29.4! 이동 거리는 대각선 그래프 아래의 '삼각형 넓이'니까 0.5 × 3 × 29.4 = 44.1m로 깔끔하게 떨어집니다.

문제 23 · 보기 선택

자유 낙하 운동을 하는 물체에 대한 설명 중, 일정한 값을 유지하는 물리량만을 모두 고르시오.

• ㄱ. 물체의 속력
• ㄴ. 물체에 작용하는 알짜힘
• ㄷ. 물체의 중력 가속도
• ㄹ. 물체가 1초 동안 이동하는 거리

정답: ㄴ, ㄷ

매끄러운 미끄럼틀을 탈 때 지구가 뚝심 있게 똑같은 힘(알짜힘)으로 당겨주니, 속력이 늘어나는 정도(중력 가속도 9.8)도 변함없이 일정하게 유지되는 거랍니다.

문제 24 · 보기 선택

다음은 공기 중에서 떨어지는 깃털과 쇠구슬, 진공에서 떨어지는 깃털과 쇠구슬의 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르시오.

• ㄱ. 공기 중에서는 쇠구슬이 깃털보다 먼저 떨어진다.
• ㄴ. 진공에서는 깃털과 쇠구슬이 동시에 떨어진다.
• ㄷ. 진공에서 깃털이 쇠구슬과 동시에 떨어지는 이유는 깃털의 질량이 커졌기 때문이다.
• ㄹ. 진공에서 두 물체에 작용하는 중력 가속도의 크기는 같다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

일상(공기 중)에서는 가벼운 깃털이 공기라는 브레이크를 더 많이 받아서 늦게 떨어져요. 하지만 방해꾼이 없는 진공에서는 질량에 상관없이 모두 9.8의 똑같은 가속도를 받아 완벽히 동시에 떨어지죠!

문제 25 · 객관식

자유 낙하 운동에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

• ① 물체의 속력이 일정하게 유지되는 운동이다.
• ② 공기 저항이 클 때 일어나는 운동이다.
• ③ 가만히 놓은 물체가 오직 중력만을 받으며 떨어지는 운동이다.
• ④ 질량이 무거운 물체일수록 가속도가 크게 나타난다.
• ⑤ 운동 방향과 중력 방향이 수직을 이룬다.

정답: ③

진공청소기 관 속에 쏙 빨려 들어가는 먼지처럼! 공기라는 방해꾼 없이 순수하게 지구가 당기는 중력 하나에만 이끌려 떨어지는 가장 이상적이고 깨끗한 낙하 운동이에요.

문제 26 · 객관식

가만히 놓은 물체가 자유 낙하를 시작했다. 이 물체가 떨어지기 시작하여 4초가 지났을 때의 속력은 몇 m/s인가?

• ① 9.8m/s
• ② 19.6m/s
• ③ 29.4m/s
• ④ 39.2m/s
• ⑤ 49.0m/s

정답: ④

1초마다 보너스 점수를 9.8점씩 얻는 게임이에요! 0점에서 출발해 4초 동안 꼬박꼬박 받았으니 9.8 곱하기 4는 39.2! 속력은 '9.8 × 낙하 시간'으로 아주 쉽게 풀린답니다.

문제 27 · 객관식

자유 낙하 하는 물체가 2초 동안 낙하했다. 이 물체가 2초 동안 떨어지며 이동한 총 거리는 몇 m인가?

• ① 9.8m
• ② 19.6m
• ③ 29.4m
• ④ 39.2m
• ⑤ 49.0m

정답: ②

가로 2, 세로 19.6(2초일 때 속력)인 샌드위치를 대각선으로 반 잘라 먹는(삼각형 넓이) 원리예요! 0.5 × 2 × 19.6을 계산하면 19.6m가 마법처럼 튀어나옵니다.

문제 28 · 객관식

자유 낙하 운동의 속력-시간 그래프에서 직선의 '기울기'가 의미하는 물리량은 무엇인가?

• ① 물체의 질량
• ② 낙하한 시간
• ③ 총 이동 거리
• ④ 중력 가속도
• ⑤ 물체의 무게

정답: ④

통장 잔고 그래프가 얼마나 가파르게 올라가는지는 '매달 입금되는 용돈의 크기'에 달렸죠! 속력 그래프에서 선의 가파른 정도(기울기)는 1초당 늘어나는 스피드, 즉 '중력 가속도(9.8)'를 뜻해요.

문제 29 · 객관식

달 표면은 진공 상태이다. 달 표면의 같은 높이에서 깃털과 망치를 동시에 떨어뜨렸을 때 나타나는 현상으로 가장 적절한 것은?

• ① 무거운 망치가 깃털보다 먼저 바닥에 떨어진다.
• ② 깃털과 망치는 완벽하게 동시에 바닥에 떨어진다.
• ③ 깃털이 공기 저항을 덜 받아 먼저 떨어진다.
• ④ 두 물체 모두 바닥에 떨어지지 않고 허공에 둥둥 뜬다.
• ⑤ 질량 차이 때문에 망치의 가속도가 깃털보다 크다.

정답: ②

공기가 없는 달 표면은 완벽한 100% 진공 실험실이에요! 공기 저항이라는 브레이크가 없으니, 깃털이나 쇠망치나 모두 달의 중력 가속도(지구의 1/6)를 똑같이 받아 나란히 동시에 바닥에 닿는답니다.

문제 30 · 객관식

자유 낙하를 시작한 어떤 물체의 속력을 측정했더니 58.8m/s였다. 이 물체가 떨어지기 시작한 지 몇 초가 지난 시점인가?

• ① 4초
• ② 5초
• ③ 6초
• ④ 7초
• ⑤ 8초

정답: ③

1초에 9.8리터씩 물을 채워서 58.8리터의 커다란 수조를 가득 채우려면 몇 초가 걸릴까요? 58.8을 9.8로 시원하게 나눠주면 딱 6초가 걸리죠! 목표 속력을 9.8로 나누면 시간이 나옵니다.