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物体的平衡
2011.04.13 14:34

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【上次课巩固】问题一,受力分析中,“平行四边形”和“三角形法则”在应用上有何联系和不同?点击文章查看:《力的合成与分解》;二,重力的方向是指向地球中心的吗?重力是万有引力的分力还是万有引力是重力的分力?点击文章《重力》;王尚老师相信,继续努力,您会在我们不断的科学循环前进和网页互相链接中学得越来越好。下面我们来讲解物体的平衡。

物体的平衡的定义

力的三要素

一个物体在受到两个力作用时,如果能保持静止或匀速直线运动,我们就说物体处于平衡状态。使物体处于平衡状态的两个力叫做平衡力。

平动物理的平衡状态,是静止或匀速直线运动状态;其共同的物理本质是描述平动状态的速度这一物理量保持恒定;而能够迫使物体运动速度发生变化的只有力,所以在共点力的作用下的物体的平衡条件是:物体所受到的合外力为零。

另外提醒大家的是合力矩的问题。转动物体的平衡状态,是静止或匀速转动状态;其共同的物理本质是描述转动状态的角速度这一物理量保持恒定;而能够迫使物体转动角速度发生变化的只有力矩,所以在有固定转动轴的物体的平衡条件是:物体所受到的合力矩为零。

1.共点力几个力:作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力。

2.共点力的平衡条件:在共点力作用下物体的平衡条件是物体所受到的合力为零。注意,这个和动量守恒定律基础中讲到的前提条件不同。

3.解题途径:当物体在两个共点力作用下平衡时,这两个力一定等大反向(注意,这里和力的定义和需要注意的一点中讲到的“相互力”不同);当物体在三个共点力作用下平衡时,往往采用平行四边形定则或三角形定则求解;当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用正交分解法求解

二力平衡的条件

大小:相等;方向:相反;其他条件:作用在同一直线上,作用在同一物体上。

作用效果:物体保持静止或匀速直线运动状态。作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。

三力平衡的条件

三个不平行力的平衡问题,是静力学中最基本的问题之一,因为三个以上的平面汇交力,都可以通过等效方法,转化为三力平衡问题。为此,必须首先掌握三力平衡的下述基本特征:

1,物体受三个共点力作用而平衡,任意两个力的合力跟第三个力等大反向(等值法)。

2,物体受三个共点力作用而平衡,将某一个力分解到另外两个力的反方向上,得到的两个分力必定跟另外两个力等大反向(分解法)。

3,物体受三个共点力作用而平衡,若三个力不平行,则三个力必共点,此即三力汇交原理(汇交共面性)。

4,物体受三个共点力作用而平衡,三个力的矢量图必组成一个封闭的矢量三角形。

求解平衡问题的基本思路

平衡类问题不仅仅涉及力学内容,在电磁学中常涉及带电粒子在电场、磁场或复合场中的平衡,通电导体棒在磁场中平衡,但分析平衡问题的基本思路是一样的:

(1)明确平衡状态(加速度为零);

(2)选对象:根据题目要求,巧选某平衡体(整体法和隔离法) 作为研究对象;

(3)受力分析:对研究对象作受力分析,规范画出受力示意图;

(4)选取合适的解题方法:灵活运用力的合成法、正交分解法、矢量三角形法及数学解析法;

(5)列方程求解:根据平衡条件,列出合力为零的相应方程,然后求解,对结果进行必要的讨论。

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