물이 새는 양동이가 우물에서 물 5 L를 담아 올리는데, 10초마다 1 L씩 물이 떨어져 나갑니다. 이 양동이를 2초에 1미터씩 일정한 속력으로 5미터 끌어올렸다면, 한 일의 양은 얼마인지 구하세요.
밧줄과 양동이의 질량은 무시할 수 있고 물 1리터의 질량은 1 kg이라고 가정하며, 중력가속도는 m/sec을 사용하세요.
영어 원문 보기
A leaky bucket picks up 5 L of water from a well, but drips out 1 L every ten seconds. If the bucket was hauled up 5 metres at a constant speed of 1 metre every two seconds, how much work was done?
Assume the rope and bucket have negligible mass and one litre of water has 1 kg mass, and use m/sec for the acceleration due to gravity.
정답·풀이 보기
먼저 끌어올린 시간을 끌어올린 길이로 바꾸어 보자. 밧줄을 미터 끌어올렸을 때 초가 지났으므로 양동이에서 리터의 물이 새어 나갔고, 리터가 남는다. (이는 일 때만 의미가 있지만, 여기서는 가 0에서 5까지인 경우만 생각하므로 문제가 되지 않는다. 즉, 더 이상 샐 물이 없는 빈 양동이를 끌어올리는 경우는 없다.)
밧줄을 미터 끌어올렸을 때 양동이 속 물의 질량은 kg이므로, 물에 작용하는 중력은 N이다. 밧줄을 5미터 끌어올리므로 한 일의 양은 다음과 같다.
원본 교재 풀이(영어)
Let's start by converting from time spent pulling to amount pulled. When metres of rope have been pulled up, seconds have passed, so litres of water have leaked out of the bucket, leaving litres. (This only makes sense when , but we only consider values of from 0 to 5, so it's not a problem. That is, we're never hauling up an empty bucket that can't leak any more.)
When we've pulled up metres of rope, the mass in the bucket is kg, so the force of gravity acting on it is N. Since we pull up 5 metres of rope, the work done is:
