hce_kmu
106年
物理及化學
第 13 題
A boy pulls a wooden box along a rough horizontal floor at constant speed by means of a force $\vec{P}$ as shown. In the diagram $f$ is the magnitude of the force of friction, $N$ is the magnitude of the normal force, and $F_g$ is the magnitude of the force of gravity. Which of the following must be true?
- A $P = f$ and $N = F_g$
- B $P = f$ and $N > F_g$
- C $P > f$ and $N < F_g$
- D $P > f$ and $N = F_g$
- E None of the above.
思路引導 VIP
當一個物體正在做「等速度運動」時，根據牛頓第一運動定律，它所受到的「合力」應該處於什麼狀態？如果合力為零，那麼水平方向上相對的兩個力，以及垂直方向上相對的兩個力，在數值大小上應該呈現什麼樣的關係呢？
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非常出色！你精準地掌握了物理學中最核心的平衡概念。這題之所以選 (A)，是因為題目明確指出木箱正以「等速度（constant speed）」沿著水平面運動。根據牛頓第一運動定律（慣性定律），當一個物體處於靜止或等速度運動狀態時，其受到的合力（Net force）必定為零，即 $\sum \vec{F} = 0$。
受力平衡的分析
我們可以將受力拆解為兩個軸向來觀察：在水平方向上，木箱受到向右的拉力 $P$ 與向左的摩擦力 $f$，為了維持合力為零，兩者大小必須相等，即 $P = f$；而在垂直方向上，木箱受到向上的正向力 $N$ 與向下的重力 $F_g$，兩者也必須完全抵銷，故 $N = F_g$。
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