力的分解(有關(guān)力分析的數(shù)學(xué)問題)
力的分解是小學(xué)數(shù)學(xué)的一個(gè)核心思想。 其實(shí)考察力分解的概念是沒有問題的,但是基本上所有的問題都需要力分析的思想。 力分解一般有兩種形式,一種是按力的作用分解力的正交分解法例題,另一種是正交分解。 這兩種方法適用于不同的場景,因此在當(dāng)前場景中選擇合適的方法將有效簡化我們解決問題的過程。 下面我來介紹一下這兩種方式都適合哪些場景。
根據(jù)力的作用分解。
例如如右圖所示
物體仍處于斜面上。 斜面上的物體靠重力摩擦力支撐。 重力有兩種作用,一是將物體壓在斜坡上(即Gcosθ)力的正交分解法例題,二是將物體拖下斜坡(即Gsinθ)。 所以我們可以將重力分解為這兩種力,即根據(jù)力的作用來分解。
如果很容易在題中力的實(shí)際作用和療效方向上找到平衡力,那么就根據(jù)力的作用和療效進(jìn)行分解。 舉個(gè)反例,在前面的情況下,我們很容易看出,沿斜面的重力可以與摩擦力平衡,垂直于斜面的重量可以與支撐力平衡。 為此,我們可以輕松地用力寫出以下兩個(gè)方程:
N+Gcosθ=0
F+Gsinθ=0
正交分解
如右圖所示:
正交分解意味著所有力都均勻地分解為水平 (x) 和垂直 (y) 分量,無論力的實(shí)際作用方式如何。
如果問題中力的實(shí)際影響不顯著,或者物體受到很大的力,建議采用正交分解法。 將每個(gè)力分解為水平和垂直兩個(gè)方向,然后將每個(gè)方向上的所有分量相乘、相減、相減。 最后,這個(gè)力可以均勻地轉(zhuǎn)化為水平和垂直方向的力。 這樣,雖然每個(gè)力都要分解,但是過程多一點(diǎn),我們的思路就很清晰了。