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力的合成与分解的详细总结
2020.10.09 09:30

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简介

这篇文章主要介绍的是力的正交分解的定义、具体步骤,及力的正交分解方法与普通的力的分解之间的关系。

在初中阶段,我们研究的所有的力,都是基于一维(一条直线)方向的。力的运算很基础。力总是方向相反,或者方向相同的,要么是加法(方向相同),或者就是减法关系(方向相反)。

从现实情况来看,研究题的受力很复杂,,大多都不在一条直线上,不是一维的加减法关系,总是有一个或多个夹角的,如何来求解和计算呢?

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。在力的分解中,最为常考的,就是力的正交分解法

力的合成与分解

力的正交分解基础概念

物体受多个力作用,可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解,然后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一种特殊情况

从概念来看,力的正交分解,是力的分解的一种特殊情况,是力在两个正交坐标轴上进行投影运算的。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

选择适当的直角坐标系,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,垂直的为Y轴。

(2)正交分解所有的力。即分别利用三角函数正余弦关系,将各力投影在正交的坐标轴上,分别求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为:F合=√Fx2=Fy2(根号下是Fx的平方加上Fy的平方),合力方向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。

后面,就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式,或者机械能、动量等相关的知识进行计算了。力的正交分解部分的内容(步骤),到此为止。

为什么进行正交分解?

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。

力的分解运算,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和能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外,力的封闭三角形法则也是一个补充受力分析手段。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,把这里的内容掌握牢固。

参考文献

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

文章作者

文/齐龙;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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