[Day 2] 중력과 운동: 자유 낙하 및 포물선 운동

[Day 2] 중력과 운동: 자유 낙하 및 포물선 운동

목표: 중력 가속도(g)의 이해와 수평으로 던진 물체의 궤적 분석

01. 자유 낙하 (Free Fall)

공기 저항을 무시할 때, 정지해 있던 물체가 중력만 받아 아래로 떨어지는 운동입니다. 가속도(a) 자리에 중력 가속도(g ≒ 9.8m/s²)를 대입하면 됩니다.

• 1. 나중 속도: v = gt
• 2. 낙하 거리: h = ½gt²
• 3. 시간 제외: 2gh = v²

💡 합격 Tip: 실제 시험에서는 계산 편의를 위해 g = 10m/s²으로 주는 경우가 많습니다. 문제 조건을 반드시 확인하세요!

02. 위로 던져 올린 물체 (Vertical Launch)

물체를 위로 던지면 중력이 운동 방향과 반대로 작용하여 속력이 점점 줄어듭니다.

• 최고점에서의 속도는 0입니다.
• 올라가는 시간과 내려오는 시간은 같습니다 (대칭성).
• 가속도 방향은 운동 방향과 상관없이 항상 아래쪽(중력 방향)입니다.

03. 수평으로 던진 물체의 운동 (Projectile)

60점 목표라면 수평 방향과 연직 방향을 분리해서 생각하는 것만으로도 충분합니다.

구분	수평 방향 (x축)	연직 방향 (y축)
힘의 유무	힘이 없음 (F = 0)	중력 일정 (F = mg)
운동 종류	등속 직선 운동	등가속도(자유낙하)
속도	처음 속도 유지	vy = gt

✍️ 기출문제 맛보기 (유사 유형)

문 1. 자유 낙하 시간 (기출 변형)

건물 꼭대기에서 가만히 놓은 물체가 20m를 낙하하여 지면에 도달했다. 지면에 닿는 순간의 속도는 얼마인가? (단, 중력 가속도는 10m/s²이다.)

정답: 20m/s
(해설: 3번 공식 2gh = v² 적용. 2 × 10 × 20 = 400. 따라서 v = 20m/s)

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문 2. 수평으로 던진 물체 (기출 변형)

높이 45m인 절벽 위에서 물체를 수평 방향으로 10m/s의 속력으로 던졌다. 이 물체가 지면에 도달할 때까지 수평 방향으로 이동한 거리는? (단, 중력 가속도는 10m/s²이다.)

정답: 30m
(해설: 1. 먼저 떨어지는 시간(t) 구하기: 45 = ½ × 10 × t² → t² = 9 → t = 3초.
2. 수평 이동 거리: 10m/s × 3초 = 30m)

✅ 2일차 마무리 체크리스트

• 질량에 상관없이 낙하 가속도는 g로 일정함을 이해했는가?
• 자유 낙하 공식에서 a 대신 g를 넣고 계산할 수 있는가?
• 수평으로 던진 물체는 수평(등속)과 연직(가속)으로 나누어 푼다는 것을 아는가?

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