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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,及力的正交分解方法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,都是基于一维方向的。力的运算也很简单,总是方向相反,或者方向相同的,计算方法要么是加法(方向相同),要么就是减法(方向相反时)。
现实情况是,研究题的受力很复杂,,大多力并不在一条直线上,总是有一定的夹角的,如何来进行求解呢?
这就是力的合成与分解的来源。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。力的分解运算中,最为常考的,就是力的正交分解法
力的正交分解
物体受到多个力作用,可将各个力沿两个相互垂直的方向来进行投影,再沿这两个方向分别求出x与y轴的合力。
力的正交分解是力的分解的一种特殊情况
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,是物体所受到的力,在两个正交的坐标系内进行投影运算的。回归基本原理:力的正交分解与普通的力的合成与分解,都遵循平行四边形定则。
正交分解法步骤
(1)建立正交坐标系
正确选择直角坐标系,一般来说,我们选共点力的作用点为原点,水平方向或物体运动向为X轴,垂直的轴规定为Y轴。
(2)正交分解所有的力。即分别利用三角函数相关知识,将各力投影在正交的坐标轴上,再运用加减法计算出坐标轴上各力投影的合力。
X轴方向
Fx=F1x+F2x+…+Fnx
Y轴方向
Fy=F1y+F2y+…+Fny
物体所受的合外力的大小为F=√Fx2=Fy2(根号下Fx、Fy的平方之和;可能网页转码有失误),合力方向可由平行四边形法则或者三角形法则求得。
后面,就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式,或者机械能、动量等相关的定理与定律进行分析和计算了。力的正交分解步骤,就到此为止。
为什么进行正交分解?
为什么要进行力的正交分解呢?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力的运算就有了数学依据。还有,就是三角函数知识,也为力的正交投影提供了理论支撑。
力的正交分解,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、动量问题进行分析的根基。
本文就给同学们整理这些内容,受力分析是物理学中非常重要的考点,力的正交分解是解决受力问题的重要工具与方法。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。感兴趣的化,同学们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/崔强;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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