牛頓第二定律適用于宏觀低速運動的物體(物體在地面上運動時,一般情況滿足這個條件),不適用于微觀粒子。當研究的問題中涉及多個物體,以及涉及物體間的相互作用時,需要使用牛頓第二定律進行綜合分析。
問題: 一只質量為 5kg 的物體在水平地面上受到一個大小為 20N 的水平拉力,物體與地面間的摩擦因數為 0.2。試求物體的加速度。
解答:
根據牛頓第二定律,物體的加速度與其所受合力成正比,與其質量成反比。在這個問題中,物體的合力由拉力 F 和摩擦力 f 組成。
已知:物體的質量 m = 5kg,拉力 F = 20N,摩擦因數 μ = 0.2,重力加速度 g = 9.8m/s2
根據摩擦力公式 f = μF_{N},可計算摩擦力:
F_{N} = mg - F = 59.8 - 20 = 19N
合力的大小為 F_{合} = F - f = 20 - 19 = 1N
根據牛頓第二定律 F_{合} = ma,可計算物體的加速度:
a = F_{合} / m = 1 / 5 = 0.2m/s2
所以,物體的加速度為 0.2m/s2。