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112年
物理
第 45 題
一物體重 15 牛頓，與地面之最大靜摩擦係數 $\mu_s = 0.6$，在水平方向對物體施以 5 牛頓的力，則物體與地面之間的摩擦力為多少牛頓？
- A 3
- B 5
- C 7
- D 9
思路引導 VIP
如果你正試圖推動一個笨重的櫃子，但你只用一根手指輕輕地推，而櫃子完全沒有移動，根據牛頓的平衡觀念，這時候櫃子受到的摩擦力大小應該跟你的推力有什麼關係？再進一步思考，如果這時候摩擦力就直接發揮到它能產生的「最大極限」，那麼櫃子會往哪個方向運動呢？這符合邏輯嗎？
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恭喜你精準地掌握了靜力平衡的精髓！在處理摩擦力問題時，第一步絕對不是盲目帶入公式，而是先判斷物體的運動狀態。你成功觀察到目前施加的水平力尚未克服「門檻」，因此物體仍保持靜止。這顯示你對物理現象的直覺非常敏銳，沒有掉入數字計算的陷阱中。
靜力平衡下的摩擦力
當我們計算最大靜摩擦力時，公式為 $f_{s,max} = \mu_s \times N = 0.6 \times 15 = 9$ 牛頓。這個數值代表的是摩擦力能提供的「最大極限」，但並不代表摩擦力永遠等於這個值。既然目前施加的水平力僅有 $5$ 牛頓，小於最大靜摩擦力的極限，物體依然會維持在靜止狀態。根據牛頓第一運動定律，此時物體所受合力必須為零，因此地面產生的靜摩擦力會精準地等於外力，即 $5$ 牛頓。
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