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[!--downpath--]初中階段常見的彈力有彈簧的彈力,繩子的拉力,壓力和支持力。其中彈簧彈力和繩子拉力的方向比較容易確定,而支持力和壓力的方向會有好多種情況,這節內容就來具體講解一下。
首先要曉得,壓力的方向總是垂直于支持面而指向被壓的物體;支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體。為此,判定壓力或則支持力的方向,關鍵在于找到“支持面”。
一、面與面接觸
這些情況比較簡單點與點之間的彈力,支持面就是互相接觸的平面。
是物體遭到的支持力,
是斜面遭到的壓力。
二、點與面接觸
如圖桿靠在墻壁,在重力的作用下,桿對AB兩點都形成擠壓的作用,所以AB兩點處對桿都有彈力。此時桿上的點和墻面與地面都接觸,這兩個平面就是支持面,彈力的方向就與平面垂直,
和
就是桿所遭到的支持力;
和
就是地面和墻面所遭到的壓力。為了研究問題便捷,通常只畫出研究對象所遭到的彈力,這個事例中就是桿遭到的彈力。
再來看另一種情況。如圖,一根桿置于半球狀的槽中,桿對CD兩處有擠壓作用,由于C處是球狀曲面,該處曲面的切面就是要找的支持面,可以作出輔助線,桿在C處所受彈力垂直于切面指向球心。D點為支撐點,桿面就是要找的支持面,桿在D處所受彈力垂直于桿面向下。
點和面的接觸還有一種情況,如圖一個圓球用細繩掛在豎直墻壁。球擠壓墻壁且拉緊繩子,所以遭到來自繩子的拉力和墻面的支持力。繩子對球的彈力
沿繩向下,球上一點與墻壁接觸,接觸點N所在的外墻就是要找的支持面,墻面對球的支持力
與墻垂直。這兒須要注意的一點是,盡管彈力的作用點分別在MN處,但以球作為研究對象時,常常將彈力畫在球的中心處。
三、點與點接觸
兩個球堆疊的置于一起,A球與B球之間發生擠壓有彈力點與點之間的彈力,此時A球與B球是點與點的接觸。兩球接觸點間的切面就是要找的支持面,作出輔助線,此時彈力垂直于該切面,
是B給A的彈力,
是A給B的彈力。
再看一個反例,一個球置于兩個等高的支座上,球與兩點接觸并形成擠壓,球面上接觸點的切面是要找的支持面,作出輔助線。所以球所受彈力
和
垂直于該切面順著直徑方向指向球心。
結合上一講的內容,中學階段判定彈力方向的方式基本就那些了。還有一種比較特殊的情況——輕桿的彈力。輕桿的彈力與繩子的彈力不同,繩子的彈力肯定順著繩子收縮的方向;但輕桿的彈力不一定沿桿的方向,難以直接判定,常常須要依照平衡條件,按照其它外力推出。
比如一根桿固定插入地面,其上方支撐一重物,重物靜止。假如桿垂直于地面,因為重物靜止,重物所受重力與所受彈力平衡,重力豎直向上正好沿桿的方向,那所受的彈力正好也是沿桿的方向,豎直向下。假如桿與地面不垂直,重物所受的重力與彈力平衡,一直在豎直方向,重力方向不順著輕桿方向,輕桿的彈力也就不在沿桿的方向。
總結
找準壓力和支持力方向的關鍵在于找到支持面,接觸面有曲面的時侯,彈力通常都指向圓心。
輕桿的彈力屬于特殊情況,要通過其他力來判定,與其它力的合力等大反向。