当前位置:文档之家› 力的分解计算方法举例

力的分解计算方法举例

力的分解计算方法举例
一、三角函数法
例1:如图所示,用光滑斜劈ABC 将一木块挤压两墙之间,
斜劈AB=2cm ,BC=8cm ,F=200N ,斜劈AC 对木块压力大小为____N ,
BC 对墙壁的压力为_____N 。

解析:先根据力F 对斜劈产生的作用效果,将力F 分解为
垂直AC 方向和垂直BC 方向的两个分力,然后由力矢量关系及
几何关系确定两个分力的大小。

选斜劈为研究对象,将F 进行分解如图所示,可以得出:
点评:三角函数法适用于矢量三角形是一
个直角三角形的情况,且已知合力的大小及其中
一个分力的方向。

二、相似三角形法
例2:两根等长的轻绳,下端结于一点挂一质量为m 的物体,上端固定在天花板上相距为S 的两点上,已知两绳能承受的最大拉力均为T ,则每根绳长度不得短于多少?
解析:因为天花板水平,两绳又等长,所以受力相等。

又因MN 两点距离为S 固定,所以绳子越短,两绳张角越大,当合力一定时,绳的张力越大。

设绳子张力为T 时,长度为L ,受力分析如右图所示。

在左图中过O 点作MN 的垂线,垂足为P ,由三角形相似,对应边成比例得:

解得:
例3:图1是压榨机的示意图,图中AB 、AC 是用铰链连接的两个等长的不计重力的轻杆,B 是固定的铰链,C 是有铰链的滑块,(C 的重力不计)。

当在A 处加一个水平推力F 后,会使C 压紧被压榨的物体D ,物体D 受到的压力N 和推
力F 的大小之比N/F 为( )
A. 1
B. 3
C. 5
D. 7
解析:1.根据力F 作用于A 点所产生的效果将F 沿
AB 、AC 进行分解,组成一个力的平行四边形,如图2所
示;2.Fc 是杆对物块C 斜向下的压力,将Fc 分别沿Y
和X 方向分解,如图3所示,其中Ny 就是物块C 对物块
D 的压力(大小),所以本题要用到对力的两次分解;
3.由图可知,力的矢量图和压榨机的杆组成相似三角形,
所以我们可以根据相似三角形对应
边的比相等,可以求出最后结果Ny来。

先根据图示尺寸求出AC=,然后由图1和图2中的相似三角形得:F/2:Fc=10:,
由图1和图3里的相似三角形得:Fc:Ny=:100,
联立可解得:Ny/F=5,答案选C。

点评:相似三角形适用于已知几何三角形的三个边长和合力。

三、正弦定理法
例4:重为G的物体,由两根细绳悬挂。

若绳AO和BO跟竖直方向的夹角分别为α、β。

试求两绳的张力。

解析:通常用正交分解法,但运算较为复杂。

我们知道物体在重力G,绳的张力T A 和T B三个共点力作用下平衡,故G、T、T可组成一封闭的力三角形。

由正弦理可得:
,∴T=。

例5:如图,绳AB能承受的最大张力为1000N,轻杆BC能承受最大压力2000N,绳BD
能承受任何负载,求此装置能悬挂的最大重力G。

解析:用力合成法将三个力转化在同一个三角形中,虽然几何三角形各边长度未知,但力的三角形中各角角度是已知的,故该题可用正弦定理求解。

选B点为研究对象,受力分析如图所示,绳上拉力F T 和杆对B点的支持力F N的合力与重物的重力G是平衡力,B点受三力作用而平衡,绳BD拉力等于G,BC杆支持力F N,绳AB拉力F T,三力构成封闭三角形,从图中可得:
即当F T达最大值时,F N尚未达最大值,因此取F N=1000N,计算悬
挂重物G的最大值。

因此。

点评:正弦定理适用于已知力的矢量三角形的三个角和合
力。

四、正交分解法
例6:如图所示,质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,
在水平恒定的推力F作用下,物体沿斜面匀速向上运动,则物
体与斜面的动摩擦因数是多大?
解析:物体m受四个力作用:重力mg、推力F、支持力F N和摩擦力F f。

由于物体受力较多,我们采用正交分解法解该题。

建立如图所示直角坐标系,把重力mg和推力F分别分解到x、y轴上。

得:
,即Array ,即
所以。

点评:正交分解法法适用于已知合力和两个分力的方向。

相关主题