题目
Problem
1.
A particle of mass 2.5kg moves on a smooth horizontal plane under the action of three horizontal forces, F1, F2 and F3, where
F1=(6i+8j)N
F2=(−16i+2j)N
F3=(−2i+8j)N
(a) Find the magnitude of the acceleration of the particle.
(4)
A fourth force, F4=(pi+pj)N, where p is a constant, is added.
The resultant of the four forces acts in a direction that is parallel to the vector (7i+2j).
(b) Find the value of p.
(4)
题目中文翻译
一个质量为 2.5kg 的质点,在三个水平力 F1、F2 和 F3 的作用下,在光滑水平面上运动,其中
F1=(6i+8j)N
F2=(−16i+2j)N
F3=(−2i+8j)N
(a) 求质点的加速度大小。
(4)
现加入第四个力 F4=(pi+pj)N,其中 p 为常数。
四个力的合力方向与向量 (7i+2j) 平行。
(b) 求 p 的值。
(4)
题目勘误
官方原题:Q1(b) 前的条件写为 “in the direction of the vector (7i+2j)”,即与该向量同方向。
实际上应为:“in a direction that is parallel to the vector (7i+2j)”,即与该向量平行,不要求同方向。
Pearson 随卷附有 Clarification Notice,明确要求作上述更正。本页英文题面及中文翻译均已采用官方更正后的版本。
解答
(a)
解法一
思路
展开
先把三个力按分量相加,用牛顿第二定律求加速度向量,最后才取模。
答题过程
展开
The resultant of the three forces is
F==(6−16−2)i+(8+2+8)j,−12i+18j N.
Using F=ma,
a=2.5−12i+18j=−4.8i+7.2j ms−2.
Its magnitude is
∣a∣=(−4.8)2+7.22=51213=8.65 ms−2(3 s.f.).
(b)
解法一
思路
展开
合力与指定向量平行,比例系数可以是负数。用两分量的比例消元,求出 p 后代回确认平行,不能强加同方向条件。
答题过程
展开
The resultant of all four forces is
R=(p−12)i+(p+18)j.
For this to be parallel to 7i+2j, its components satisfy
2(p−12)=2p−24=p=7(p+18),7p+126,−30.
Checking,
R=−42i−12j=−6(7i+2j),
which is parallel to the specified vector, in the opposite direction.