질문에 대한 정답은 선택지 (e) "최대이고, 운동 에너지는 0이다."입니다. 정답이 올바른 이유를 설명하겠습니다: 1. **중력 위치 에너지와 운동 에너지의 개념:** - 중력 위치 에너지 (EP)는 물체가 중력장에서 위치 때문에 갖는 에너지입니다. 이는 EP = mgh 공식으로 주어지며, 여기서 m은 물체의 질량, g는 중력 가속도, h는 기준점 이상의 물체의 높이입니다. - 운동 에너지 (EC)는 물체가 움직임 때문에 갖는 에너지입니다. 이는 EC = 1/2 mv² 공식으로 주어지며, 여기서 m은 물체의 질량, v는 물체의 속도입니다. 2. **진자에서의 기계 에너지 보존:** - 마찰과 공기 저항이 없는 이상적인 진자와 같은 보존 시스템에서는 전체 기계 에너지 (EM)가 보존됩니다. 이는 중력 위치 에너지와 운동 에너지의 합이 진자 운동 내내 일정하다는 것을 의미합니다. - 전체 기계 에너지는 EM = EP + EC로 주어집니다. 3. **진자 운동의 극단점 분석:** - 진자의 궤적에서 가장 높은 점에서는 진자의 속도가 0이 됩니다 (v = 0). 이는 다시 내려오기 전에 진자가 순간적으로 멈춰 있기 때문입니다. 따라서 가장 높은 점에서의 운동 에너지는 EC = 1/2 mv² = 0입니다. - 기계 에너지가 보존되며 가장 높은 점에서 운동 에너지가 0이므로, 진자의 모든 기계 에너지는 중력 위치 에너지 형태입니다. 따라서 가장 높은 점에서 EP는 최대이고 전체 기계 에너지와 같습니다. - 궤적의 가장 낮은 점에서 진자는 최대 속도를 가지며, 따라서 운동 에너지도 최대입니다. 가장 낮은 점이 높이의 기준점으로서 (h = 0) 중력 위치 에너지는 이 지점에서 0입니다. 4. **결론:** - 가장 높은 점에서 중력 위치 에너지는 최대이고 운동 에너지는 0이다 (EC = 0). - 가장 낮은 점에서 중력 위치 에너지는 0 (EP = 0)이고 운동 에너지는 최대이다. 따라서 정답은 선택지 (e) "최대이고, 운동 에너지는 0이다."입니다.