중1 과학 알짜힘과 운동상태 변화 예상문제

🎯 정답: 4번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 알짜힘은 물체의 운동 상태(속력·방향)를 변화시키는 원인이에요.
2️⃣ 알짜힘이 0이라는 것은 운동 상태를 변화시킬 힘이 없다는 뜻이므로, 물체는 원래 하던 운동을 그대로 계속해요.
3️⃣ 이 물체는 이미 등속 직선 운동을 하고 있었으므로, 알짜힘이 0이면 속력도 방향도 그대로 유지하며 계속 등속 직선 운동을 해요.

❌ 오답 노트
①② 속력이 변하려면 운동 방향(또는 반대 방향)으로 알짜힘이 작용해야 하는데, 알짜힘이 0이므로 속력은 변하지 않아요.
③⑤ 방향 전환이나 갑작스러운 정지도 모두 알짜힘이 작용해야 가능한 변화예요. 알짜힘이 0이면 어떤 변화도 일어나지 않아요.

💡 핵심 개념 정리
알짜힘 = 0 인 경우: (1) 정지해 있던 물체 → 계속 정지, (2) 운동하던 물체 → 등속 직선 운동 계속. 이 둘을 합쳐서 "알짜힘이 0이면 운동 상태가 변하지 않는다"라고 표현합니다.

🌟 실생활 속 과학
우주 공간을 나는 인공위성이나 우주선은 공기 저항이 거의 없어서, 엔진을 끄고도 알짜힘이 거의 0에 가까워 매우 오랫동안 같은 속력과 방향으로 나아갈 수 있어요.

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 물체에는 보통 한 가지가 아니라 여러 힘(중력, 마찰력, 사람이 미는 힘 등)이 동시에 작용해요.
2️⃣ 이 여러 힘을 하나의 힘으로 합쳐서 나타낸 것이 바로 "합력"이고, 이 합력이 물체의 운동에 실제로 영향을 주기 때문에 "알짜힘"이라고 불러요.
3️⃣ 즉 알짜힘 = 합력이며, 물체에 작용하는 모든 힘을 벡터적으로(크기와 방향을 모두 고려하여) 합한 힘이에요.

❌ 오답 노트
① 가장 큰 힘 하나만 고르는 것이 아니라 모든 힘을 합해야 해요.
③ 알짜힘은 외부에서 작용하는 힘들의 합이지, 물체가 스스로 만드는 힘이 아니에요.
④ 특정 두 힘(중력, 마찰력)만이 아니라 작용하는 모든 힘을 합해야 해요.
⑤ 무게는 중력의 크기를 말하는 것으로 알짜힘과는 다른 개념이에요.

💡 핵심 개념 정리
알짜힘(=합력) = 물체에 작용하는 모든 힘을 하나로 합성한 힘. 이 알짜힘의 크기와 방향에 따라 물체의 운동 상태 변화가 결정됩니다.

🌟 실생활 속 과학
줄다리기에서 양 팀이 당기는 힘을 합한 것이 매듭에 작용하는 알짜힘이에요. 알짜힘이 어느 쪽으로 향하느냐에 따라 매듭이 그쪽으로 끌려가죠.

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 과학에서 "운동 상태"란 물체가 얼마나 빠르게(속력), 어느 방향으로 움직이고 있는지를 말해요.
2️⃣ 따라서 운동 상태가 "변한다"는 것은 속력이 빨라지거나 느려지거나, 또는 움직이는 방향이 바뀌는 것을 뜻해요.
3️⃣ 색깔·모양·질량·물질의 종류 변화는 운동 상태와는 관계없는 다른 종류의 변화예요.

❌ 오답 노트
① 색깔·모양 변화는 물리적 외형 변화일 뿐 운동과 무관해요.
③ 질량 변화는 화학적·물리적 변화이지 운동 상태 변화가 아니에요.
④ 중력이 사라지는 것은 운동 상태 변화의 "원인"이 될 수는 있지만 정의 자체는 아니에요.
⑤ 물질이 변하는 것은 화학 변화의 영역이에요.

💡 핵심 개념 정리
운동 상태 변화 = 속력 변화 + 운동 방향 변화. 이 단원에서는 "알짜힘이 이 두 가지 변화를 어떻게 일으키는지"를 배우게 됩니다.

🌟 실생활 속 과학
자전거를 타다가 페달을 세게 밟으면 속력이 빨라지고, 커브길에서 핸들을 꺾으면 방향이 바뀌죠. 둘 다 "운동 상태가 변한" 예시예요!

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 볼링공이 손을 떠난 뒤 점점 느려졌다는 것은 운동 상태(속력)가 변했다는 뜻이므로, 반드시 알짜힘이 작용했다는 것을 알 수 있어요.
2️⃣ 속력이 "느려졌다"는 것은 알짜힘의 방향이 운동 방향과 반대라는 뜻이에요.
3️⃣ 이때 볼링공을 느리게 만든 알짜힘의 정체는 레인 바닥과 공 사이에서 운동을 방해하는 방향으로 작용하는 마찰력이에요.

❌ 오답 노트
① 속력이 변했으므로 알짜힘이 0이 아니라 반드시 작용하고 있었어요.
② 마찰력이 운동 방향과 같다면 오히려 속력이 빨라져야 하는데, 문제에서는 느려졌다고 했으므로 틀려요.
④⑤ 이 현상은 질량이나 중력의 변화가 아니라 마찰력이라는 알짜힘이 운동을 방해했기 때문에 나타나요.

💡 핵심 개념 정리
운동 방향과 반대인 알짜힘(예: 마찰력)이 작용하면 물체는 점점 느려지다가 결국 멈춘다.

🌟 실생활 속 과학
얼음판 위보다 카펫 위에서 공을 굴렸을 때 훨씬 빨리 멈추는 까닭도, 카펫이 더 큰 마찰력(알짜힘)을 운동 반대 방향으로 작용시키기 때문이에요.

🎯 정답: 1번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 스톤이 손을 떠난 후에는 더 이상 사람이 미는 힘이 작용하지 않아요.
2️⃣ 문제 조건에서 마찰과 공기 저항까지 무시할 수 있다고 했으므로, 스톤에는 운동 방향을 바꾸거나 속력을 바꿀 수 있는 알짜힘이 전혀 남아 있지 않아요(알짜힘 = 0).
3️⃣ 따라서 스톤은 손을 떠난 순간의 속력과 방향을 그대로 유지하며 등속 직선 운동을 계속하게 돼요.

❌ 오답 노트
② 손을 떠난 뒤에는 미는 힘이 더 이상 작용하지 않으므로 속력이 늘어날 이유가 없어요.
③ 중력은 얼음판 표면과 수직인 아래 방향으로 작용해 운동 방향(수평)과는 관계가 없어요.
④ 문제에서 공기 저항을 무시한다고 했으므로 이 조건에서는 느려지지 않아요.
⑤ 알짜힘이 0이므로 방향이 바뀔 수 없어요.

💡 핵심 개념 정리
알짜힘이 0인 물체는 운동하던 상태 그대로(같은 속력, 같은 방향) 계속 운동한다 — 이것이 바로 알짜힘과 운동 상태 변화의 핵심 관계예요.

🌟 실생활 속 과학
실제 컬링 경기에서도 얼음 표면의 마찰이 매우 작기 때문에, 선수가 스톤을 한 번 밀어주면 스톤이 아주 오랫동안 거의 일정한 속력으로 미끄러져 나가는 것을 볼 수 있어요.

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 범퍼카의 운동 방향이 오른쪽에서 왼쪽으로 완전히 반대로 바뀌었어요. 이렇게 운동 상태(방향)가 크게 변했다는 것은 그 순간 매우 큰 알짜힘이 작용했다는 뜻이에요.
2️⃣ 이 알짜힘은 벽이 범퍼카를 밀어내는 힘이며, 방향은 범퍼카가 원래 향하던 방향(오른쪽)과 정반대인 왼쪽이에요.
3️⃣ 운동 방향과 정반대 방향의 큰 알짜힘이 아주 짧은 시간 작용하면, 속력이 줄어드는 것을 넘어 아예 운동 방향이 반대로 뒤집힐 수도 있어요.

❌ 오답 노트
① 운동 방향이 완전히 바뀌었으므로 반드시 알짜힘이 작용했어요. 알짜힘이 0이라면 방향이 바뀔 수 없어요.
③ 충돌은 힘의 작용이지 질량이 변하는 현상이 아니에요.
④ 알짜힘의 방향이 계속 오른쪽이었다면 범퍼카는 계속 오른쪽으로 더 빨라졌어야지, 왼쪽으로 튕겨 나올 수 없어요.
⑤ 벽과 범퍼카가 충돌하면서 벽이 범퍼카에 힘을 작용했기 때문에 방향이 바뀐 것이에요. "힘이 전혀 없었다"는 옳지 않아요.

💡 핵심 개념 정리
운동 방향과 정반대인 알짜힘이 충분히 크게 작용하면, 물체는 감속을 넘어 운동 방향이 완전히 반대로 바뀔 수도 있다(충돌·튕겨 나오는 운동).

🌟 실생활 속 과학
벽에 튕긴 공, 라켓에 맞고 방향이 바뀌는 탁구공도 모두 짧은 순간 큰 알짜힘을 받아 운동 방향이 반대로 바뀌는 예시예요.

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 공이 위로 올라가는 동안에도 지구는 계속 공을 아래로 잡아당기는 중력을 작용시켜요. 공기 저항을 무시하면 이 중력이 곧 알짜힘이에요.
2️⃣ 공의 운동 방향은 "위쪽"인데, 알짜힘(중력)의 방향은 "아래쪽"이므로 서로 반대 방향이에요.
3️⃣ 운동 방향과 반대인 알짜힘이 작용하면 속력이 점점 줄어들기 때문에, 공은 위로 올라갈수록 점점 느려지다가 최고점에서 속력이 순간적으로 0이 돼요.

❌ 오답 노트
① 중력의 방향은 항상 아래쪽이지 위로 올라가는 공의 운동 방향과 같지 않아요.
③ 중력이 여전히 작용하고 있으므로 알짜힘은 0이 아니에요. 0이라면 던진 공은 영원히 같은 속력으로 위로 날아가야 하죠.
④ 중력의 방향은 항상 아래쪽으로 일정하며, 좌우로 바뀌지 않아요.
⑤ 공기 저항을 무시해도 중력은 항상 작용하고 있어요.

💡 핵심 개념 정리
위로 던진 물체가 올라가는 동안: 알짜힘(중력)과 운동 방향이 반대 → 속력 감소. 최고점에서는 속력 0이지만 중력(알짜힘)은 여전히 작용 중이에요.

🌟 실생활 속 과학
농구공을 하늘 높이 던져 올리면 던지는 순간 가장 빠르고, 올라갈수록 점점 느려지다가 최고점에서 잠깐 멈춘 듯 보이는 것도 바로 이 원리 때문이에요.

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌하게 풀어보기
1️⃣ 소율: 알짜힘이 0이면 정지해 있던 물체는 계속 정지, 운동하던 물체는 등속 직선 운동을 계속해요. 즉 "반드시 정지"가 아니라 "원래 상태 유지"가 정확한 설명이에요. → 옳은 말이에요.
2️⃣ 하람: 알짜힘의 방향이 운동 방향과 같으면 그 힘이 계속 밀어주는 역할을 해서 속력이 점점 빨라져요. → 옳은 말이에요.
3️⃣ 지완: 알짜힘이 운동 방향과 나란하지 않고 옆(비스듬하거나 수직)으로 작용하면 속력보다는 운동 방향이 주로 바뀌어요(커브길 자동차처럼). → 옳은 말이에요.

❌ 오답 노트
민재: 알짜힘이 0이어도 물체가 이미 움직이고 있었다면 반드시 정지하는 것이 아니라 "등속 직선 운동을 계속"해요. 정지는 원래 정지해 있던 경우에만 해당돼요. → 틀린 말이에요.

💡 핵심 개념 정리
알짜힘 = 0: 원래 운동 상태(정지 또는 등속 직선 운동) 유지
알짜힘 방향 = 운동 방향과 같음: 속력 증가
알짜힘 방향 = 운동 방향과 반대: 속력 감소
알짜힘 방향 = 운동 방향과 나란하지 않음: 운동 방향 변화

🌟 실생활 속 과학
자전거를 탈 때 페달을 밟지 않고 평지를 달리면(마찰과 공기 저항이 매우 작다고 가정) 거의 일정한 속력으로 계속 달릴 수 있는데, 이는 알짜힘이 거의 0에 가깝기 때문이에요.