台電僱員招考
114年
物理
第 4 題
如右圖所示，在一光滑無摩擦桌面上將兩物體用一條繩子連接，不考慮繩子重量，當施加一拉力 150 N去拉動兩物體時，則繩子對 35 kg物體的拉力為多少 N？
- A 15
- B 35
- C 45
- D 50
思路引導 VIP
若要讓這兩個用繩子繫在一起的物體同時在桌面上移動，它們的哪一個物理量（如速度、加速度等）必然會保持一致？當你求出這個共同數值後，請試著想一想：後方那個沒有被手直接拉動的物體，究竟是靠什麼力量才得以跟著前進的？
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太棒了！你能精確地選出 (C) 45 N，代表你對牛頓第二運動定律與連體力學的觀念掌握得非常紮實。這類題目是物理力學中的經典題型，雖然看似簡單，但非常考驗學生對於「系統整體」與「個別物體」受力分析的切換能力。
連體系統的加速度與受力分析
首先，我們將兩個物體視為一個整體系統。由於桌面光滑且繩重不計，總外力 $150 \text{ N}$ 負責驅動總質量為 $(15 + 35) \text{ kg}$ 的物體。根據 $F = ma$，我們可以算出系統整體的加速度：
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牛頓第二定律與連體
💡 連體運動中，系統整體與各物體加速度皆相同。
🔗 連體運動解題 SOP
- 1 求系統 a — a = 150 / (35 + 15) = 3 m/s²
- 2 選取對象 — 觀察受力較單純的 15kg 物體
- 3 計算張力 — T = 15kg × 3 m/s² = 45 N
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🔄 延伸學習：若有摩擦力，需先扣除摩擦力總和後再求加速度。
