外面的天空好藍

有一汽車在粗糙的路面上
以50km/hr等速度前進
則所受的合力為0
我知道 合力為0的原因是 摩擦力與車子的動力互相向抵銷
問題來了 既然摩擦力已經跟車子的動力 互相抵消
為什麼 車子還能以等速度繼續前進 動力不是已經被抵銷了嗎?
 
這是一般國中生在運動學中最常問到的問題
我的解答是這樣的......
 
基本上我們是不太需要思考車子會什麼會動  (很簡單，若原本為靜止，要動一定要有外力，且合力不等於零)
而是應該關心車子是如何動

物體的運動狀態有三種

一是靜止

二是等速度直線運動(速度的快慢及方向都不變)

三是加速度運動(速度的快慢或方向發生改變)

牛頓運動定律就是把這三種運動狀態與力作連接

第二運動定律是F=ma    談到物體有受力(合力不等於零)的狀況

即物體有受力(合力不等於零)的話就會在受力方向出現一個加速度

也就是物體會作加速度運動(這個力可能改變物體速度快慢或是方向   也就是改變物體的運動狀態)  

相信這點大家都沒問題

第一運動定律是物體不受力(或合力等於零)時

物體將維持其原來的運動狀態

即本來是靜止的物體會一直維持靜止(這點比較沒問題)

那本來就在動的呢??就會維持等速度直線運動(這點就是大家不懂的地方)

舉例來說

在草地上滾一顆球出去  我們都知道最後他會停下來

為什麼??因為草地上有摩擦力   所以球有受到力(合力不等於零)

球的速度變慢了甚至停下來   表示物體作加速度運動(牛頓第二運動定律)

在光滑的水泥地上用相同的力滾一顆球出去呢??

還是會停下來  但是一定滾的比草地遠    因為摩擦力較小

那如果用力滾一顆球出去之後完全沒有摩擦力呢??球會不會停下來??會滾去哪裡???(大家可以想一想會如何)

所以說

我們看到一台車在路上走

我們應該關心它現在是如何地在走

而不是關心它會什麼會走

若他原本是靜止 

那當然一定要有推進力的(踩油門)    否則一定不可能突然動起來

若已經在動了

你應該關心它是如何動  

車子在粗造平面上會受到力有兩個    一是推進力(踩油門)   另一是阻力(像摩擦力)

若車子速度一直在變慢    表示阻力大於推力  (合力不等於零  作加速度運動)

若車子速度一直在變快    表示推力大於阻力  (合力不等於零    作加速度運動)

若車子維持等速度直線運動  (快慢及方向都不變)    表示推力等於阻力      

那你就可以說他現在的受力狀況是合力等於零了

在地球上並不是沒辦法看到等速度運動

而是因為很難使摩擦力不存在  

所以一定要有額外推力去對抗摩擦力   

使之達到合力等於零     物體才能達到等速度運動的運動狀態

結論是

在地球上要使車子維持等速度運動  

仍然要有推力(對抗摩擦力)

推力與摩擦力相等時

你可以說兩力抵銷   合力等於零

根據牛頓第一運動定律  

此時物體會維持合力等於零前的運動狀態

(也就是以相同的快慢及方向一直前進) 

你不該問他會什麼會動   而是要問是如何動