【一】
力的分解是力的合成的逆運算,同樣遵循平行四邊形定則(三角形法則,很少用):把一個已知力作為平行四邊形的對角線,那么與已知力共點的平行四邊形的兩條鄰邊就表示已知力的兩個分力。然而,如果沒有其他限制,對于同一條對角線,可以作出無數(shù)個不同的平行四邊形。
為此,在分解某個力時,?刹捎靡韵聝煞N方式:
、侔凑樟Ξa生的實際效果進行分解——先根據(jù)力的實際作用效果確定分力的方向,再根據(jù)平行四邊形定則求出分力的大小。②根據(jù)“正交分解法”進行分解——先合理選定直角坐標系,再將已知力投影到坐標軸上求出它的兩個分量。
關于第②種分解方法,我們將在這里重點講一下按實際效果分解力的幾類典型問題:放在水平面上的物體所受斜向上拉力的分解將物體放在彈簧臺秤上,注意彈簧臺秤的示數(shù),然后作用一個水平拉力,再使拉力的方向從水平方向緩慢地向上偏轉,臺秤示數(shù)逐漸變小,說明拉力除有水平向前拉物體的效果外,還有豎直向上提物體的效果。所以,可將斜向上的拉力沿水平向前和豎直向上兩個方向分解。斜面上物體重力的分解所示,在斜面上鋪上一層海綿,放上一個圓柱形重物,可以觀察到重物下滾的同時,還能使海綿形變有壓力作用,從而說明為什么將重力分解成F1和F2這樣兩個分力。
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2(F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2時:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,F(xiàn)y=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
注:
(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關系是等效替代關系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時要選擇標度,嚴格作圖;
(4)F1與F2的值一定時,F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負號表示力的方向,化簡為代數(shù)運算。
【二】
物體平衡條件
(1)平衡狀態(tài):物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。
一個物體在共點力的作用下,如果保持靜止或者做勻速直線運動,我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。
由此可見,平衡狀態(tài)分兩種情況:
一種是靜態(tài)平衡,此時,物體運動的速度v=0,物體的加速度a=0;
另一種狀態(tài)是動態(tài)平衡,此時,物體運動的速度v≠0,物體的加速度a=0。
(2)物體處于平衡狀態(tài),其受力必須滿足合外力為零,即F合=0,加速度=0.這就是共點力作用下物體的平衡條件。
拉密定理
如果物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài),那么這個力的大小分別與另外兩個力的夾角的正弦成正比。
平衡條件的推論
(1)二力平衡:如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),這兩個力必定大小相等、方向相反,為一對反力。
(2)三力平衡:如果物體在三個力的作用下處在平衡狀態(tài),那么這三個力不是平行的話就必共點,而且其中兩個力的合力必與第三個力大小相等、方向相反。
根據(jù)這個特點,我們求解三力平衡問題時,常用的方法是力的合成法,當然也可以用分解法(包括正交分解)、力的矢量三角形法和相似三角形法等。
(3)多力平衡:如果物體受多個力作用處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余力的合力大小相等、方向相反。