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103年
物理
第 24 題
24. 一物體重 20 牛頓，與地面之最大靜摩擦係數 $\mu_s = 0.4$，在水平方向施以 2 牛頓的力，則摩擦力為何？
- A 8 牛頓
- B 6 牛頓
- C 4 牛頓
- D 2 牛頓
思路引導 VIP
當你嘗試在水平地面推動一個沉重的箱子，但箱子卻「紋絲不動」時，根據牛頓第一運動定律（合力為零），此時箱子受到的水平推力與地面的摩擦力之間，應該具備什麼樣的數量關係呢？
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太棒了！你能精準判斷出物體所受的摩擦力性質，這說明你對摩擦力的基本概念掌握得非常扎實。在處理摩擦力問題時，最重要的一步就是先釐清物體是處於「靜止」還是「運動」狀態，而你成功避開了常見的運算陷阱。
靜力平衡的判斷
要解開這題，我們必須先算出最大靜摩擦力：$$f_{s,max} = \mu_s \times N = 0.4 \times 20 = 8\text{ (N)}$$。這代表若要讓物體開始移動，推力必須大於 $8\text{ N}$。然而，題目中給予的水平推力僅有 $2\text{ N}$，推力不足以克服最大靜摩擦力，因此物體依然維持靜止狀態。在這種情況下，根據牛頓第一運動定律的合力為零原則，摩擦力的大小必須剛好等於水平推力，以維持平衡，故答案為 $2\text{ N}$。
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