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剖析中十分重要的一步。
在小学阶段,我们研究的所有的力高中物理力的正交分解画图,都是基于一维方向的。力的运算也很简单,总是方向相反,或则方向相同的,要么是乘法(方向相同时),要么就是加法(方向相反时)。
从现实情况来看,物体受力常常很复杂,大多都不在一条直线上,不是一维的加加法关系,总是有一定的倾角的,怎么来求解和估算呢?
或则说,力的合成与分解是解决不在一条直线上的力的运算的。力的分解估算中高中物理力的正交分解画图,最为常考的,就是力的正交分解法
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互相垂直的方向进行正交分解(投影),之后再分别沿这两个方向求出合力。
力的正交分解,是力的分解的特殊情况
力的正交分解,是力的分解的一种特殊情况,是物体所遭到的力,在两个正交的座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,都遵守矢量的平行四边形定则。
正交分解法步骤
(1)构建座标系
正确选择直角座标系,通常来说,我们选共点力的作用点为原点,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。即分别借助三角函数正正切关系,将各力投影在两个座标轴上,分别求出座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
物体所受的合外力的大小为F=√Fx2=Fy2(根号下Fx、Fy的平方之和;可能网页转码有失误),合力方向(通常用F合与x轴的倾角来表示)可由平行四边形法则或则通过力的封闭三角形法则来求得。
前面,就是依据牛顿第二定理、直线运动,或则机械能、动量等相关的知识进行估算了。力的正交分解步骤,就到此为止。
正交分解的诱因?
为何要对力进行正交分解呢?我们物理学习了座标系的概念,在两个垂直的座标轴上,进行力的运算(投影)就有了物理根据。还有,就是三角函数知识的学习,也为力的正交投影提供了理论支撑。
力的分解运算,是受力剖析中十分重要的一步,也是接出来利用牛顿运动定理和能量动量的考点,对物体的动力学行为和能量问题进行深入剖析的基础。
就给朋友们梳理那些内容,受力剖析是数学学中十分重要的考点,力的正交分解,是解决受力问题的重要工具和技巧。不仅在正交座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剖析手段。那些内容,你们可以到小学数学网查阅我们整理的文章,把这儿的内容把握牢靠。
参考文献
平行四边形法则
文章作者
文/苏阳;中学数学班主任,化学网兼职编辑。