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力分解是力合成的逆運(yùn)算,即求出力的分力。它也遵循平行四邊形法則。一個(gè)力被分解成兩個(gè)或多個(gè)相等的分力。分解的基礎(chǔ)是力的平行四邊形定律(見靜力學(xué)公理)。這個(gè)問題通常可以有無數(shù)個(gè)解,只有加上充分條件才能得到確定的解。
力量的分解
如果一個(gè)力作用于一個(gè)物體,它對(duì)物體產(chǎn)生的作用效果和另外幾個(gè)力同時(shí)作用于同一物體產(chǎn)生的作用效果相同,那么這些力就是這個(gè)力的分量。例如,兩根橡皮繩固定在一塊木板上,兩根繩子的節(jié)點(diǎn)處系有兩根細(xì)線,如右圖所示,一個(gè)垂直向下的力F將節(jié)點(diǎn)拉到某一位置O,注意拉力F產(chǎn)生的作用效果。接著,再用一個(gè)沿BO方向的拉力F1具體地拉長(zhǎng)OB,用一個(gè)沿AO方向的拉力F2具體地拉長(zhǎng)OA,當(dāng)F1和F2取適當(dāng)值時(shí),節(jié)點(diǎn)也被拉到位置O。F1和F2共同作用的效果和F本身的效果相同。F1和F2稱為拉力F的分量。求出力的分量稱為力的分解。在力分解中,所要分解的力(合力)是實(shí)有的,并有相應(yīng)的施力對(duì)象; 分力則是若干個(gè)假想的力,沒有對(duì)應(yīng)的施力物體。[1]
如何解析廣播
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力的分解圖
力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,也遵循平行四邊形法則(三角形法則,很少使用):取一個(gè)已知力作為平行四邊形的對(duì)角線,則平行四邊形中共用該已知力的兩條相鄰邊分別代表該已知力的兩個(gè)分量。但如果沒有其他限制,對(duì)同一條對(duì)角線可以做出無數(shù)個(gè)不同的平行四邊形。為此,在分解某一力時(shí),常常可以采用以下兩種方法:
①按力的實(shí)際作用效果分解——先根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定分力的方向,再按平行四邊形法則計(jì)算出分力的大小。 ②按“正交分解法”分解——先選定合理的直角坐標(biāo)系,再將已知的力投影到坐標(biāo)軸上,計(jì)算出它的兩個(gè)分力。
關(guān)于第二種分解方法,我們重點(diǎn)討論幾個(gè)典型的按實(shí)際作用分解力的問題: 物體置于水平面上所受斜向上力的分解。將物體置于彈簧秤上,注意彈簧秤的示值,然后施加一個(gè)水平拉力,再將拉力的方向由水平方向慢慢偏轉(zhuǎn)向上。彈簧秤的示值逐漸減小,說明拉力有將物體水平向前拉的作用,也有將物體垂直向上提起的作用。因此,斜向上的拉力可以分解為水平向前和垂直向上兩個(gè)方向。 如圖所示,在斜面上物體重力的分解,在斜面上鋪一層海綿,上面放一個(gè)圓柱形的重物,可以觀察到,重物滾下的同時(shí),也能使海綿變形,產(chǎn)生壓力,這也解釋了重力為什么分解為F1和F2兩個(gè)分量。
定期播出
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三角形
也就是說力的分解,如果兩個(gè)分力首尾相連力的分解,則合力就是一條從f1的始端到f2的末端的有向線段。
將兩個(gè)向量首尾相連以求出和向量的方法稱為三角法則。
力是一個(gè)矢量,計(jì)算兩個(gè)力的合力時(shí),不能簡(jiǎn)單地把兩個(gè)力相加,而要利用三角定律來確定力的大小和方向。
平行四邊形
當(dāng)兩股力合力時(shí),會(huì)構(gòu)成一個(gè)平行四邊形,以代表兩股力的線段為鄰邊,兩條鄰邊之間的對(duì)角線代表合力的大小和方向,這叫做平行四邊形法則。
平行四邊形法則是普遍適用的法則,適用于所有矢量的合成,如速度、加速度、位移等。如果兩個(gè)力在一條直線上合成,則通過指定正方向,可以將力的合成運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。
分解方法報(bào)告
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分析研究對(duì)象所受的多重力的作用有很多種方法,正交分解就是一個(gè)很好的方法,雖然對(duì)于簡(jiǎn)單的問題來說使用起來有點(diǎn)麻煩,但對(duì)于初學(xué)者來說,最好使用正交分解。
正交分解法在斜平面中的應(yīng)用
它可以處理大量的力學(xué)問題,當(dāng)你對(duì)它比較熟練的時(shí)候,自然會(huì)學(xué)到其他的方法。正交分解法當(dāng)一個(gè)物體受到多個(gè)力的作用時(shí),要求其合力,可以把每個(gè)力沿兩個(gè)互相垂直的方向正交分解,然后分別沿這兩個(gè)方向求合力。正交分解法是處理多個(gè)力作用問題的基本方法。值得注意的是,在選擇方向時(shí),盡量使盡可能多的力落在軸線上;分解后的力盡量為已知力。步驟為:
①先進(jìn)行受力分析(這點(diǎn)很重要),然后正確選取直角坐標(biāo)系,一般選取共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn),水平方向或物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向?yàn)閄軸,盡可能使力在坐標(biāo)軸上。
②將各力進(jìn)行正交分解,即將各力分別投影到坐標(biāo)軸上,分別計(jì)算各力在坐標(biāo)軸上投影的合力。
Fx=F1x+F2x+…+Fnx Fy=F1y+F2y+…+Fny
③ 共點(diǎn)力的合力大小為F=√Fx2+√Fy2(Fx的平方根加上Fy的平方根),合力方向與X軸的夾角為
tank=Fy/Fx(即求出tan值,與已知的tan值比較,然后求出k的度數(shù))
例子:
已知:F1,F(xiàn)2為F的分量,F(xiàn)的角度為37,物體的重量為G,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.5。
查找:f 的大小,加速度的大小
解:F1=Sin37*F F2=Cos37*F
f=μN(yùn)=0.5*(G-Sin37*F)F總=F2-f=m*a
a=(cos37*F-(0.5*(G-Sin37*F))/(G/g)
注:斜面上的重力分解
使物體下滑的分力=mg·sin角度
法向壓力 = mg·cos 角度