專題 力的正交分解法 學生用

2022-05-02 06:54:03 字數 1665 閱讀 1108

用正交分解法解平衡問題時,根據平衡條件f合=0,應有σfx=0,σfy=0,這是解平衡問題的必要和充分條件,由此方程組可求出兩個未知數。

例2 重100n光滑勻質球靜止在傾角為37的斜面和與斜面垂直的擋板間,

求斜面和擋板對球的支援力f1, f2。

解:圖3

例3、如圖所示,用繩ac和bc吊起乙個重100n的物體,兩繩ac、bc與豎直方向的夾角分別為30°和45°。求:繩ac和bc對物體的拉力的大小。

解:此題可以用平行四邊形定則求解,但因其夾角不是特殊角,計算麻煩,如果改用正交分解法計算簡便得多。先以c為原點作直角座標系,設x軸水平,y軸豎直,在圖上標出fac和在x軸和y軸上的分力。

即:facx

facy

fbcx

fbcy

在x軸上,facx fbcx大小相等

即1)在y軸上,facy與fbcy的合力與重力相等

即2)解(1)(2)得繩bc的拉力

fbc繩ac的拉力fac

例4、如圖所示,重力為500n的人通過跨過定滑輪的輕繩牽引重200n的物體,當繩與水平面成60°角時,物體靜止。不計滑輪與繩的摩擦,求地面對人的支援力和摩擦力。

分析:人和重物靜止,所受合力皆為零,對物分析得到,繩拉力f等於物重200n;人受四個力作用,將繩的拉力分解,即可求解。

解:如圖所示,將繩的拉力分解得

水平分力

fx豎直分力

在x軸上,f′與fx二力平衡

所以靜摩擦力f

在y軸上,三力平衡得地面對人支援力

fn例5、如圖所示:將重力為g的光滑圓球用細繩拴在豎直牆壁上,如圖,當把繩的長度增長,則繩對球的拉力t和牆對球的彈力n是增大還是減小。

解:根據球的平衡條件=0用已知力g求未知力t、n。

(1) 明確物件,作受力分析,如圖(a),球受g、n、t,設繩與牆夾角為。

(2)選用方法

a、合成法:因為=0。所以任意兩個力的合力均與第三個力大小相等,方向相反。如圖 (b),

b、分解法:因為=0。

c、用正交分解法:建立直角座標系。如圖(d),因為球受=0,必同時滿足,

對三種解法要深刻理解,針對具體問題靈活運用,討論結果:

練習:1.如圖5所示:三個共點力,f1=5n,f2=10n,f3=15n,θ=60°,它們的合力的x軸方向的分量fx(其實就是各力在x軸上所有分力的合力)為n,y軸方向的分量fy為n,合力的大小為n,合力方向與x軸正方向夾角為

2. (8分)如圖6所示,θ=370,sin370=0.6,cos370=0.

8。箱子重g=200n,箱子與地面的動摩擦因數μ=0.30。

要勻速拉動箱子,拉力f為多大?

3.(8分)如圖,位於水平地面上的質量為m的小木塊,在大小為f、方向與水平方向成a角的拉力作用下沿地面作勻速直線運動。求:

(1) 地面對物體的支援力?

(2) 木塊與地面之間的動摩擦因數?

4.(6分)如圖10所示,在傾角為α=37°的斜面上有一塊豎直放置的檔板,在檔板和斜面之間放乙個重力g=20n的光滑球,把球的重力沿垂直於斜面和垂直於檔板的方向分解為力f1和f2,求這兩個分力f1和f2的大小。

(1)當bc的距離為10cm時,ab段繩上的拉力為多少?

(2)當bc的距離為10cm時.ab段繩上的拉力為多少?

6.三個共點力f1=20n、f2=30n、f3=40n,它們相互間的夾角為120o,求它們的合力。

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