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牛顿第二定律

本课属于 Coddy Physics 学习旅程的“力学”单元。第 12 课,共 97 课。

当各个力不能相互抵消时,合力会改变物体的运动状态:物体会加速或减速。物体速度每秒变化多少,单位为 m/s,就是它的加速度 aa。它的单位是 m/s2\mathrm{m/s^2}:加速度为 2 m/s22\ \mathrm{m/s^2},表示物体每秒会快 2 m/s2\ \mathrm{m/s}。减速也是一种加速度,只是方向向后。牛顿第二定律说明了加速度的大小:

∑F⃗=ma⃗\sum \vec{F} = m\vec{a}

加速度的方向与合力相同,质量越大,同样大小的力产生的加速度越小。力的单位是牛顿:1 N=1 kg⋅m/s21\ \mathrm{N} = 1\ \mathrm{kg \cdot m/s^2}。

一个 5 千克的箱子受到向右的推力 F 和向左的较小摩擦力 f;箱子向右加速,方向与合力相同

N 和 mg 抵消;合力 F 减去 f 后指向右方,加速度也指向右方。

分三步解决问题:画出物体受到的所有力,选择一个正方向,然后把合力写成 ma\relax ma。

一个 5 kg5\ \mathrm{kg} 的箱子受到向右的 40 N40\ \mathrm{N} 推力,同时受到向左的 10 N10\ \mathrm{N} 摩擦力:40−10=5a\relax 40 - 10 = 5a,所以加速度为 a=6 m/s2a = 6\ \mathrm{m/s^2},方向向右。

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挑战

一个 4 kg4\ \mathrm{kg} 的箱子受到向右 30 N30\ \mathrm{N} 的推力,在地板上滑动,同时受到向后的 6 N6\ \mathrm{N} 摩擦力。求它的加速度 aa。

亲手试试

Physics diagram: crate, vec; arrows v

求 aa

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