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102年
電腦常識、機械常識、電機常識
第 50 題
一物體重 $2 \text{ kg}$,以線懸掛之並拉升,若物體以 $5 \text{ m/s}^2$ 的等加速度上升,則繩子的張力為多少 N? ($g=10 \text{ m/s}^2$)
- A 10
- B 20
- C 30
- D 40
思路引導 VIP
想像你手提重物站在電梯裡,當電梯突然啟動「向上加速」的一瞬間,你手部感覺到的拉力會比靜止時更大還是更小?這多出來(或減少)的力感,與物體的質量以及移動的快慢變化有什麼關係呢?
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太棒了!你能準確算出張力為 $30 \text{ N}$,代表你對動力學中的受力分析與加速度關係掌握得十分紮實。
牛頓第二定律與超重現象
這題的核心在於正確建立物體的運動方程式。當物體以加速度 $a$ 向上提升時,繩子的張力 $T$ 不僅要抵銷向下的重力 $mg$,還必須額外提供讓物體「向上加速」的淨力。根據牛頓第二定律 $F_{net} = ma$,我們可以列出方程式:$T - mg = ma$。經由移項可得 $T = m(g + a)$,代入數值後即為 $2 \times (10 + 5) = 30 \text{ N}$。
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