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| 分力 |
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| 作者:ftang 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2007-1-23 12:02:19 | 【字体:小 大】 |
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几个力,如果它们产生的效果跟原来一个力产生的效果相同,这几个力就做原来那个力的分力。
分力与力的分量
在研究某些力学问题时,常采用力的正交分解法则,这样便引入了力的分量的概念。由于在直角座标系中,分力和分量之间有着密切的关系。所以,不少人误认为分力、分量是同一概念。由于概念上的模糊,甚至造成语言叙述上的混乱。笔者认为,有必要将二者加以区分。
一、力的分量是指已知力在某一坐标轴上的投影,是标量。
如图1所示,力F与x轴夹角为θ,F在这坐标轴上的分量便是它在该坐标轴上的投影值,即F=Fcosθ,当0<θ<90°时,cosθ>0,Fx为正值;当90°<θ<180°时,cosθ<0,Fx为负值。所谓正负,是指力在坐标标轴上分矢量的方向跟指定的正方向(沿x轴向右)相同或相反。由于分量是标量,所以,各个力在坐标轴上的分量可直接加减,变矢量运算为代数运算。

二、分力是按照矢量分解法则求得的代替一个已知力的等效力,是矢量。
力的分解的实质是力的等效替换,力是矢量。因此,在替代时,为保持其作用效果不变,也应保持其矢量性。如图2,在三角形支架上悬挂一重物,作用FA点的拉力产生两个作用效果:①使AB承受拉力;②使AC承受压力。依照平行四边形法则得到的两个分力F1、F2与F等效,必须为矢量,具有大小、方向、作用点三个要素。否则,将不是等效替换。
三、在直角坐设系中,将一个已知力沿x轴和y轴方向分解,这时分力和分量有着密切的联系。
如图3,力F作用于坐标原点,按正交分解法则,得两分力Fx、Fy,其大小等于该力在两坐标轴上的投影,分力与分量数值相等,即Fx=Fcosθ,Fy=Fsinθ。这时,分力的方向与分量的正负号也联系起来,分量为正值时,表示分力的方向与坐标轴的正方向相同:分量为负值时,表示分力的方向与坐标轴的正方向相反。这样,便可借助力在坐标轴上的分量反映正交分解时分力的大小和方向。

四、当力沿两已知方向(但不垂直)分解时,分力大小与力在两方向上的分量的绝对值不再相等。
如图4,F的大小和方向是确定的,将F沿OP、OQ方向分解,依然平行四边行法则,得到两分力F1、F2,oa=Fcosα,ob=Fcosβ。显然,F1≠oa,F2≠ob。
上述讨论还告诉我们,力F在某一方向上的分量是一定值,不受其他分量的影响,如oa、ob。而它在某一方向上分力的大小却受到另一分力方向的制约,随另一分力方向的变化而变化。例如,保持OP方向不变,改变OQ的方向,使∠POQ增大,如图5.则F在OP方向上的分力F1也随之增大为F1′;反之,∠POQ减小,F在OQ方向上的分力也随之减小。

总之,分力和力的分量是两个不同的概念,分力是力,具有力的内涵。在实际问题中,它总是和力的效果发生联系,而力的分量仅是为了计算方便才引入的。仅在作正交分解时,二者才有一定的联系。但是,切不可因此而将两者混淆起来。
( 山东泰安二中 李中岭)
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