물리학 선운동량에 대한 질문입니다

선운동량이 보존되지 않는 경우에 대해 설명해 드리겠습니다.

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원기둥과 클레이가 완전비탄성충돌을 할 때, 클레이가 원기둥에 달라붙어 있다고 가정해 보겠습니다. 이러한 상황에서는 클레이가 원기둥에 부딪히면 클레이가 원기둥에 주는 힘과 원기둥이 클레이에 주는 힘이 서로 상쇄되는 관계가 아닙니다.

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클레이가 달라붙어 있다면, 클레이와 원기둥 사이에는 내부적인 힘이 작용하게 됩니다. 이 내부적인 힘은 외부로 나타나지 않지만, 충돌하는 물체들 간의 상호작용을 나타냅니다. 이러한 내부적인 힘으로 인해 선운동량이 보존되지 않게 되는데, 이는 완전비탄성충돌에서의 특징 중 하나입니다.

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결국, 클레이와 원기둥 사이의 내부적인 힘으로 인해 선운동량이 보존되지 않는 것이며, 외부에서는 이 내부적인 힘을 직접적으로 관측할 수 없기 때문에 축이 외력을 작용한다고 설명되는 것입니다. 이는 클레이와 원기둥이 서로 상호작용하면서 발생하는 복잡한 상황에서의 설명이므로 이해하기 어려울 수 있습니다.

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요근래 이곳에 올라오는 물리 질문을 보면 조건을 명확하게 제대로 설명하지 않고 물어보는 경우가 많습니다.

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정확한 답변은 정확한 질문으로부터 나옵니다.

따라서 질문을 할 때에는 문제의 전문을 모두 올리고 물어보는 게 기본적인 질문자의 예의입니다.

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그럼 제 추측으로 답변하겠습니다.

외력이 작용하지 않는다면 모든 종류의 운동량은 항상 보존됩니다 ! 무조건 그러합니다.

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만일 그게 보존되지 않는다면, 외력이 작용하고 있는 겁니다.

따라서 위의 경우 외력이 작용할려면, 실린더가 바닥면에 놓여진 상태에서 바닥과 특정한 마찰력을 가지면서 클레이가 달라붙어야 합니다.

엄밀히 말하면 클레이-실린더-바닥계입니다. 그런데 님이 올린 (c)문항에서는 그런 사항을 알아낼 방법이 없기 때문에 정확한 답을 할 수 없는 겁니다.

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따라서 마찰이 존재하는 바닥면에 실린더가 놓여있다고 가정한다면 당연히 클레이-실린더의 선 운동량은 보존되지 않습니다. (하지만 또 특이하기 이 경우 각운동량은 보존됩니다 !)

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상세 원리는 설명 생략합니다. 교과서 책을 한 번 더 보시기를 권합니다.