대수지수와 로그수능 기출기본 문제 (3점 중반)

필요마력 관계식

문제

비행기가 항력을 이겨서 등속수평비행하는 데 필요한 동력을 필요마력이라 한다. 필요마력 PP(마력)와 비행기의 항력계수 CC, 비행속력 VV(m/\mathrm{m} /초), 날개의 넓이 SS(m2\mathrm{m} ^{2}) 사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다고 한다. P=1150kCV3S\displaystyle P = \frac{1}{150} \mathit{k} C \mathit{V} ^{3} \mathit{S} (단, kk는 양의 상수이다.) 날개의 넓이의 비가 1:31 : 3인 두 비행기 AA, BB가 동일한 항력계수를 갖고 각각 등속수평비행하고 있을 때, 필요마력의 비는 1:3\displaystyle 1 : \sqrt{3}이고 비행속력은 각각 VAV _{\mathit{A}} , VBV _{\mathit{B}}이다. VAVB\displaystyle \frac{V _{\mathit{A}}}{V _{\mathit{B}}}의 값은? [3점] 316\displaystyle 3 ^{\frac{1}{6}}313\displaystyle 3 ^{\frac{1}{3}}312\displaystyle 3 ^{\frac{1}{2}}323\displaystyle 3 ^{\frac{2}{3}}356\displaystyle 3 ^{\frac{5}{6}}

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해설

[출제의도] 지수를 활용하여 문제해결하기 두 비행기 AA, BB의 필요마력을 각각 PAP _{\mathit{A}} , PBP _{\mathit{B}} 날개의 넓이를 각각 SAS _{A} , SBS _{B}라 하자. PA=1150kC(VA)3SA\displaystyle P _{\mathit{A}} = \frac{1}{150} \mathit{kC} \mathit{\left( V _{A} \right)} ^{3} \mathit{S} _{\mathit{A}}이고, SB=3SAS _{B} = 3 S _{A}이므로 PB=1150kC(VB)3SB=1150kC(VB)3(3SA)\displaystyle P _{\mathit{B}} = \frac{1}{150} \mathit{k} \mathit{C} \left( V _{B} \right) ^{3} \mathit{S} _{B} = \frac{1}{150} kC \mathit{\left( \mathit{V} _{B} \right)} ^{3} \left( 3 S _{A} \right) PB=3PA\displaystyle P _{\mathit{B}} = \sqrt{3} P _{\mathit{A}}이므로 PAPB=13=(VA)3SA(VB)3(3SA)=13(VAVB)3\displaystyle \frac{P _{A}}{P _{B}} = \frac{1}{\sqrt{3}} = \frac{\left( V _{A} \right) ^{3} S _{A}}{\left( V _{B} \right) ^{3} \left( 3 S _{A} \right)} = \frac{1}{3} \left( \frac{V _{A}}{V _{B}} \right) ^{3} \therefore (VAVB)3=312\displaystyle \left( \frac{V _{\mathit{A}}}{V _{\mathit{B}}} \right) ^{3} = 3 ^{\frac{1}{2}} 따라서 VAVB=316\displaystyle \frac{V _{\mathit{A}}}{V _{\mathit{B}}} = 3 ^{\frac{1}{6}}

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