力的分解中解的情况的讨论
如果没有条件约束,一个力分解为两个力有无数种分解方式。
但对其进行了条件约束之后,解的情况也将受到约束。
常见的约束是对两个分力的四个要素(两个大小和两个方向)中的两个进行限制。
讨论如下:
1 已知两分力方向
1.1两分力方向在一条直线上时
要使问题有解,两分力的方向必与合力的方向在一条直线上。
当两力同向时,两力的代数和等于合力的大小,因而有无数组解
....。
当两力反向时,两力的代数差等于合力的大小(较大的力减去较小的力),因而有无数组解
....。
1.2两分力不在一条直线上时
要使问题有解,合力必夹在两分力之间,如图所示,这种情况下仅有一组解。
2 已知一个分力的大小和方向
合力与一个确定的分力已经确定了三角形的三个顶点(三力在一条直线上的情况可看成是压扁的三角形),由三角形定则知,解是唯一的(图中较粗的线表示的是待确定的那个分力)。
3.已知两个分力的大小
要使问题有解,两个分力的代数和不能小于合力的大小;差的绝对值不能大于合力的大小。
在这个前提下讨论,可以做图得到结果。
3.1当|F1−F2|<F<|F1+F2|时
两分力大小不等时,在平面内有两解,在空间中有无数解。
(如图所示)
两分力大小相等时,在平面内有一解,在空间中有无数组解。
3.2当F1+F2=F时,有唯一解
3.3当|F1−F2|=F时,有唯一解
4 已知其中一分力F1的方向和另一分力F2的大小时4.1已知方向的分力与合力成锐角时
F2<Fsinθ时,无解。
F2=Fsinθ时,有唯一解。
Fsinθ<F2<F时,有两解。
F2>F时,有唯一解。
4.2已知方向的分力与合力成直角或钝角时当F2<F时,无解。
当F2≥F时,有唯一解。
4.3还可分析F2与F同向或反向时的情况。
说明:在讲授这部分知识时,用几何画板演示有很好的动态效果。
rongnal
2013-11-21。