题目
2-7 如果一个食品袋最大能承受230N的力而不破裂,那么能否以 .0mcdot (s)^-2 的加速-|||-度从付款台上将一只装有15 kg食品的袋子提起来?请计算后得出结论,并体会要缓慢提起-|||-袋子的道理. __ __

题目解答
答案

解析
本题考查牛顿第二定律在实际问题中的应用,关键是分析袋子被提起时的受力情况,判断所需拉力是否超过袋子的最大承受力。
步骤1:明确研究对象和受力分析
研究对象为装有食品的袋子,其质量$m=15\,\text{kg}$。袋子受两个力:
- 重力$G=mg$(方向竖直向下,$g$取$9.8\,\text{m/s}^2$);
- 拉力$F$(方向竖直向上,来自手提)。
步骤2:应用牛顿第二定律列方程
袋子以加速度$a=7.0\,\text{m/s}^2$竖直向上加速运动,根据牛顿第二定律$F_{\text{合}}=ma$,合力方向向上,故:
$F - mg = ma$
步骤3:计算所需拉力$F$
代入数据:
$F = m(g + a) = 15\,\text{kg} \times (9.8\,\text{m/s}^2 + 7.0\,\text{m/s}^2) = 15 \times 16.8 = 252\,\text{N}$
步骤4:比较拉力与最大承受力
袋子最大承受力为$230\,\text{N}$,而$F=252\,\text{N} > 230\,\text{N}$,故袋子会破裂,不能以该加速度提起。
缓慢提起的道理
缓慢提起时,加速度$a$很小,所需拉力$F=m(g+a)\approx mg$(远小于最大承受力),袋子不会破裂。