合力和分力
如果幾個力共同作用在一個物體上,產生與單個力作用在物體上相同的療效,則這個力稱為這些力的合力,這幾個力稱為該一個力的分力。
合力與分力的關系是等價替代關系,即如果將一個力分解為兩個分力,并且在分析估計時考慮兩個分力的影響,則不能考慮該力的影響。
力量的綜合
求多個力的合力的過程稱為力的合成。
平行四邊形規則
當兩個力合成時,代表兩個力F1和F2的線段為平行四邊形的相鄰邊,相鄰兩條邊之間的對角線表示合力的大小和方向。 該定律稱為平行四邊形法則。
共點力
如果一個物體受到兩個或多個力的作用,有時這些力共同作用在同一點上,或者看似不作用在同一點上,但它們的延長線相交于一點,這樣的一組力稱為公共點力。
這種力不但不作用在同一點上,而且它們的延長線也不能交于一點,所以這組力不是公共的點力。
力的合成的平行四邊形定律僅適用于公共點處的力。
組合力估計
(1) 合力的大小:若兩點力F1、F2的傾斜角度為θ,則根據正弦定律,合力的大小為:
合力的范圍為:|F1-F2|≤F≤F1+F2
力的分解
尋找其組成部分的過程是已知的力的正交分解法的基本過程,稱為力的分解。
向量乘法定律
力是一個矢量。 求兩個力的合力時,應根據平行四邊形法則確定合力的大小和方向,而不是簡單地將兩個力的大小相乘。
從另一個角度來看,將兩個向量首尾相連求合成向量的方法稱為三角形法則。
力分解的估計
(1)分解某種力時,應根據該力所形成的實際療效或根據問題的需要來分解。
(2) 確定解的條件
① 給定合力和兩個分力的方向,求兩個分力的大小。 (只有一種解決方案)
②已知合力和一個分力的大小和方向,求另一個分力的大小和方向。 (有一套或兩套解決方案)
③ 給定合力、一個分力F1的大小和另一分力F2的方向,求F1的方向和F2的大小。 (有兩個或唯一的解決方案)
(3)力的正交分解:將已知的力沿相互垂直的兩個方向分解的方法。 強力正交分解法可以求出幾個已知公共點力的合力,可以將不同方向的矢量運算簡化為同一條直線上的矢量運算。
力分解問題的關鍵是根據力的作用畫出力的平行四邊形,然后將其轉化為根據已知邊和角之間的關系求解的幾何問題。
如何處理力的合成與分解
力圖
根據受力圖作一個平行四邊形,然后測量對角線的長度并找出方向。
代數估計
通過余弦或正弦定律求解三角形。
正交分解
首先將力沿相互垂直的方向分解,然后得到各個方向的合力,然后合成。 正確選擇笛卡爾坐標系。 通常選擇共點力的作用點為原點,以水平方向或物體運動的加速度方向為X軸,這樣可以將盡可能多的力放在坐標軸上。
六邊形法
依次連接每個力的一端到另一端,從第一個力的起點到最后一個力的終點的有向線段表示合力的大小和方向。
矢量和標量
既有大小又有方向力的正交分解法的基本過程,且其相對場遵循平行四邊形法則(或三角形法則)的數學量,稱為向量。
只有大小而沒有方向,求和時按照算術規則相乘的數學量稱為標量。