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例题:一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力作用,物体移动了2m的距离,已知物体与地面间的动摩擦因数为0.2,求这个外力做的功和摩擦力做的功。
答案:
1. 外力做的功:
根据功的公式,我们有:W = Fs,其中F为外力,s为物体移动的距离。
在这个问题中,外力为20N,物体移动的距离为2m,所以外力做的功为:
W = 20N × 2m = 40J
2. 摩擦力做的功:
首先需要知道摩擦力的大小。根据摩擦力公式 f = μFn,其中μ为摩擦系数,Fn为正压力。在这个问题中,正压力等于重力,所以摩擦力的大小为:
f = 0.2 × (mg) = 0.2 × (5kg × 9.8N/kg) = 9.8N
物体移动的距离为2m,所以摩擦力做的功为:
W' = fs = 9.8N × 2m = 19.6J
总结:外力做的功为40J,摩擦力做的功为19.6J。这两个数值在物理学习中非常重要,它们可以帮助我们理解力和运动的关系,以及能量如何转化和守恒。