牛顿第二定律适用于宏观低速运动的物体(物体在地面上运动时,一般情况满足这个条件),不适用于微观粒子。当研究的问题中涉及多个物体,以及涉及物体间的相互作用时,需要使用牛顿第二定律进行综合分析。
问题: 一只质量为 5kg 的物体在水平地面上受到一个大小为 20N 的水平拉力,物体与地面间的摩擦因数为 0.2。试求物体的加速度。
解答:
根据牛顿第二定律,物体的加速度与其所受合力成正比,与其质量成反比。在这个问题中,物体的合力由拉力 F 和摩擦力 f 组成。
已知:物体的质量 m = 5kg,拉力 F = 20N,摩擦因数 μ = 0.2,重力加速度 g = 9.8m/s²
根据摩擦力公式 f = μF_{N},可计算摩擦力:
F_{N} = mg - F = 59.8 - 20 = 19N
合力的大小为 F_{合} = F - f = 20 - 19 = 1N
根据牛顿第二定律 F_{合} = ma,可计算物体的加速度:
a = F_{合} / m = 1 / 5 = 0.2m/s²
所以,物体的加速度为 0.2m/s²。