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力的正交分解内容解析
2015.11.03 11:43

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摘要

这篇文章主要介绍的是力的正交分解的概念、具体步骤,以及力的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(一条直线)方向的。力的运算也很简单,总是方向相反,或者方向相同的,计算方法或者是相加(方向相同),要么就是减法(方向相反时)。

实际情况呢?大部分物体的受力情况很复杂。物体所受的力往往是不在一条直线上的,那么就不能简单的加减来求解,这就需要一种新的计算方法。

我们从力的合成与分解来计算力。可以这样说,力的合成与分解,是解决不在同一条直线上的两个力或多个力的运算问题的。力的分解计算中,最为常见和考察最多的,就是力的正交分解法

力的合成与分解

力的正交分解概念

物体受多个力作用,我们可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解(投影),再沿这两个方向分别求出x与y轴的合力。正交分解法是处理多个力作用用问题的基本方法,也是最常用的方法。

力的正交分解是力的分解的一种特殊情况

力的正交分解,是力的分解的一种特殊情况,是力在两个正交坐标轴上进行投影运算的。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)建立坐标系

正确选择直角坐标系,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的加速度方向为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关系,将各力投影在正交的坐标轴上,分别求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

共点力合力的大小计算公式:F=√Fx2=Fy2(根号下是Fx的平方加上Fy的平方),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。

接下来的事儿,就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式,或者机械能、动能定理、动量等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?

为什么要对力进行正交分解呢?高中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,就是三角函数知识的学习,也为力的投影计算提供了便利。

力的正交分解,是受力研究中重要一步,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前提。

本文就给大家讲解这些内容,受力分析,是物理学中非常重要的内容,力的正交分解是解决受力问题的重要工具。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一个补充受力分析手段。同学们可以到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/木子;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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