如果几个力共同作用在物体上产生的效果与一个力单独作用在物体上产生的效果相同,则把这个力叫做这几个力的合力,而那几个力叫做这一个力的分力。
合力与分力的关系是等效替代关系,即一个力若分解为两个分力,在分析和计算时,考虑了两个分力的作用,就不可考虑这个力的作用效果了;反过来,若考虑了合力的效果,也就不能再去重复考虑各个分力的效果。
1力的合成
求几个力的合力的过程叫做力的合成。
平行四边形定则
两个力合成时,以表示这两个力F1,F2的线段为邻边作为平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。这个法则叫做平行四边形定则。
共点力
如果一个物体受到两个或者更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽然不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
这些力不但没有作用在同一点,它们的延长线也不能交于一点,这组力就不是共点力。
力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力。
2合力的计算
(1)合力的大小:若两个共点力F1,F2的夹角为θ,根据余弦定理,其合力大小为: .
合力的范围是:|F1-F2|≤F≤F1+F2
力的分解
已知一个力求它的分力的过程,叫做力的分解。
矢量相加的法则
力是矢量,求两个力的合力时,不能简单的把两个力的大小相加,而要按平行四边形定则来确定合力的大小和方向。
从另一个角度看,两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法,叫做三角形定则。
力的分解的计算
(1)在分解某个力时,要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要进行分解。
(2)有确定解的条件
①已知合力和两个分力的方向,求两个分力的大小.(有唯一解)
②已知合力和一个分力的大小与方向,求另一个分力的大小和方向.(有一组解或两组解)
③已知合力、一个分力F1的大小与另一分力F2的方向,求F1的方向和F2的大小.(有两个或唯一解)
(3)力的正交分解:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.利用力的正交分解法可以求几个已知共点力的合力,它能使不同方向的矢量运算简化为同一直线上的矢量运算.
力的分解问题的关键是根据力的作用效果,画出力的平行四边形,接着就转化为一个根据知边角关系求解的几何问题。
3力的合成与分解的处理方法
力的图示法
按力的图示作平行四边形,然后量出对角线的长短并找出方向。
代数计算法
由正弦或余弦定理解三角形求解。
正交分解法
将各力沿互相垂直的方向先分解,然后求出各方向的合力,再合成。正确选择直角坐标系,一般选共点力的作用点为原点,水平方向或物体运动的加速度方向为X轴,使尽量多的力在坐标轴上。
多边形法
将各力的首尾依次相连,由第一个力的始端指向最后一个力的尾端的有向线段表示合力的大小和方向。
矢量和标量
既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定则(或者三角形定则)的物理量叫做矢量。
只有大小,没有方向,求和时按照算数法则相加的物理量叫做标量。
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