牛頓第二定律的公式:F=ma,學生都能記住並且能應用於解決一些簡單的問題。但若是遇上複雜點的問題,學生往往就會懵圈,不知道該如何應用牛頓第二定律。比如下面這道難題:
例題:如圖所示,彈簧秤秤盤B的質量為1.5kg,彈簧質量不計,彈性係數k=800N/m。物體A的質量為10.5kg,靜置在秤盤上。現給A施加一個豎直向上的力F,使A向上做勻加速直線運動。已知力F在前0.2s內為變力,0.2s後為恆力,求力F的最大值與最小值。(g=10m/s2)
解析:系統運動前處於平衡狀態,設彈簧的壓縮量為x1,如圖所示,彈簧原長位置在O處;則有:
kx1—(mA+mB)g=0
設A、B在O2處分離,此時彈簧彈簧壓縮量為x2,由題意:
x1—x2=at2/2
對B:kx2—mBg=mBa
從整體上來看,開始時彈簧彈力最大,F最小;脫離時彈簧彈力最小,F最大,有:
Fmin=(mA+mB)a
Fmax—mAg=mAa
代入數據可解得:
Fmax=168N、Fmin=72N