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摘要
这篇文章主要介绍的是力的正交分解的基本概念、具体解题步骤,以及力的正交分解与普通的力的分解间的关系。力的正交分解是受力分析中非常重要的一步。
在初中阶段,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,计算方法要么是加法(方向相同),要么就是相减(方向相反)。
现实情况是,物体受力往往很复杂,大多力并不在一条直线上,总是有一定的夹角的,如何来求解和计算呢?
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。力的分解计算中,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,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),然后再分别沿这两个方向求出合力。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,是力的分解的特殊情况
从概念来看,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。
正交分解的基本步骤介绍
(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,将各力投影在正交的坐标轴上,再分别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
物体所受的共点力合力的大小计算公式:F=√Fx2=Fy2(根号下Fx的平方加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三角形法则求得。
后面,就是根据牛顿第二定律、直线运动,或者机械能、动量等相关的知识进行计算了。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?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(投影)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,是受力分析中非常重要的一步,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与能量动量关系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
受力分析http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/31.html
文章作者
文/赵武;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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