单的代数运算,再求两个互成90°角的力的合力就简便得多.
多个力合成的正交分解法的步骤如下:第一步:建立坐标系,以共点力的作用点为坐标原点,直角坐标x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上.第二步:正交分解各力,即将每一个不在坐标轴上的力分解到x和y坐标
f第三章相互作用轴上,并求出各分力的大小,如右上图所示.
第三步:分别求x轴和y轴上各力的分力的合力,即Fx=F1x+F2x+…Fy=F1y+F2y+…第四步:求Fx与Fy的合力即为共点力合力.合力大小:F=F2x+F2y,合力的方向由F与x轴间夹角α确定,即α=arcta
FFxy在运用正交分解法求解时,应注意的几个问题:1正交分解法在求三个以上的力的合力时较为方便.两个力合成时,一般直接进行力的合成,不采用正交分解法.2正交分解法的基本思路是:把矢量运算转化为代数运算,把解斜三角形转化为解直角三角形,正交分解法是在分力与合力等效的原则下进行的.3坐标系的选取要合理.正交分解时坐标系的选取具有任意性,但为了运算简单,一般要使坐标轴上有尽可能多的力,也就是说需要向两坐标轴上投影分解的力少一些.这样一来,计算也就方便一些,可以使问题简单化.
一个物体受到三个力作用,如右图所示,已知一个力是80N,指向东偏北30°的方向,一个力是40N,指向西偏北45°方向,一个力20N指向正南,求三个力的合力大小.
解析:本题为三个共点力的合成问题,为了准确计算合力的大小,采用正交分解法.
取向东方向为x轴正方向,向北方向为y轴正方向,建立平面直角坐标系,
f第三章相互作用如下图所示,将F1、F2正交分解可知:
F1x=F1cos30°,F1y=F1si
30°
F2x=-F2cos45°,F2y=F2si
45°,
F3x=0,F3y=-F3
x方向的合力为:Fx=F1x+F2x=F1cos
30°-F2cos
45°=80×
23-40×
22
N=41N;
y方向的合力为:Fy=F1y+F2y+F3y=F1si
30°+F2si
45°-F3=80×21+
40×22-20N=4828N
最后三个力的合力为:
F=F2x+F2y=412+48282N=633N答案:633N跟踪训练1.如下图所示,重力为500N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N的物体,当绳与水平面成60°角时,物体静止.不计滑轮与绳的摩擦,求地面对人的支持力和摩擦力.
f第三章相互作用
答案1005-3N100N2.如右图所示,物体受到F1=20N,F2=10N,F3=10N三个共点力的作用,其中F1与F2的夹角为30°,F1和F3的夹角为150°,求这三个共点力的合力.
答案合力大小为105N,与F1的夹角正切值为12
1.抽象思维法.从大量生活r