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我们来分析一个物体在水平桌面上受力运动的问题。物体质量为2千克,在水平力F作用下以2米每秒平方的加速度向右运动。物体受到四个力的作用:向右的水平力F,向下的重力mg,向上的支持力N,以及向左的滑动摩擦力。
首先分析竖直方向的受力。物体在竖直方向上保持静止,说明竖直方向上的合力为零。物体受到向下的重力mg和向上的支持力N。根据力的平衡条件,支持力N等于重力mg。计算得出:N等于mg等于2千克乘以10米每秒平方,等于20牛顿。
接下来计算滑动摩擦力。滑动摩擦力的计算公式是f等于μ乘以N,其中μ是动摩擦因数,N是支持力。已知动摩擦因数μ等于0.2,支持力N等于20牛顿。因此滑动摩擦力f等于0.2乘以20,等于4牛顿。摩擦力方向与运动方向相反,即向左。
现在分析水平方向的受力。物体在水平方向受到向右的力F和向左的摩擦力f。根据牛顿第二定律,合力等于质量乘以加速度。水平方向的合力等于F减去f,即F减去4牛顿。因此F减去4等于质量乘以加速度,即2乘以2等于4牛顿。解得F等于4加4等于8牛顿。
让我们总结一下这个问题的解题过程。首先,在竖直方向上,支持力N等于重力mg,计算得出20牛顿。然后,滑动摩擦力等于动摩擦因数乘以支持力,得到4牛顿。在水平方向上,根据牛顿第二定律,F减去摩擦力等于质量乘以加速度。最终求得水平力F等于ma加上摩擦力,即4加4等于8牛顿。因此,这个水平力F的大小为8牛顿。