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力的合成与分解内容介绍
2015.10.27 11:27

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内容简介

这篇文章主要介绍的内容是:力的正交分解的概念、解题的具体步骤,以及正交分解与普通的力的分解间的关系。

初中物理中,我们研究的所有的力,都是基于一维方向(一条直线上)的。两个力的运算很简单。或者是方向相反,或者方向相同的,要么是加法(方向相同时),要么就是相减(方向相反)。

现实受力情况并非如此简单。物体受力往往很复杂,大多都不在一条直线上,总是有一定的夹角的,如何来进行求解呢?

我们从力的合成与分解来计算力。或者说,力的合成与分解是解决不在一条直线上的力的运算的。在力的分解中,最常见的,就是力的正交分解法

力的合成与分解

力的正交分解

物体受多个力作用,可将各个力沿两个相互垂直的方向来进行投影,再分别沿这两个方向求出合力。力的正交分解法,是处理多个力作用用问题的基本方法。

力的正交分解,是力的分解的特殊情况

从定义也不难看出,力的正交分解,是力的分解的一种特殊情况,是力在两个正交的坐标系内进行投影运算的。从计算的依据看,力的正交分解与普通的力的合成与分解,都遵循的是力的平行四边形定则。

正交分解法步骤

(1)建立正交坐标系

正确选择合适的直角坐标系,一般,选共点力(研究物体的质点)的作用点为原点,水平方向或物体运动向为X轴,垂直的为Y轴,尽量让较多的力落在坐标轴上。

(2)正交分解所有的力。即分别利用三角函数相关知识,将各力投影在两个坐标轴上,再运用加减法计算出坐标轴上的合外力大小。

X轴方向

Fx=F1x+F2x+…+Fnx

Y轴方向

Fy=F1y+F2y+…+Fny

共点力合力的大小计算公式:F=√Fx2=Fy2(根号下Fx、Fy的平方之和;可能网页转码有失误),合外力的方向(与x轴的夹角)可由平行四边形法则或者通过力的封闭三角形法则来求得。

接下来,就是根据牛顿第二定律、直线运动,或者机械能相关公式进行计算了。力的正交分解内容,到此为止。

为什么正交分解?

为什么要进行力的正交分解呢?因为我们数学学习了坐标系的概念,在两个垂直的坐标轴上,进行投影运算就有了数学依据。还有,就是三角函数知识,也为力的正交分解(投影计算)提供了便利和理论支撑。

力的分解,是受力分析的核心,也是接下来借助牛顿定律和其他知识点,对物体的动力学行为或能量、动量问题进行深入分析的基础。

本文就给大家讲解这些内容,受力分析是高中物理非常重要和基础的考点,力的正交分解,是解决受力问题的重要工具和方法。除了在正交坐标系内,进行力的分解运算外,力的封闭三角形法则也是重要的受力分析手段。这些内容,大家可以到高中物理网查阅我们整理的文章,把这里的内容掌握的更加牢固。

参考文献

力的分解http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/59.html

文章作者

文/小安;高中物理教师,物理网兼职编辑。

文章首发高中物理网,转载请予以注明,谢谢。

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