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  • 巧解一道力学题

    日期:2004-01-08  地址:  作者:
      

      在高中物理课本(甲种本)第一册、 (乙种本)上册都有一道这样的习题:20牛、30牛和40牛的三个力作用于物体的同一点,它们之间的夹角就是1200,求合力的大小和方向。

      一般解法:如右图所示,设三力分别为: F1=40N、 F2=30N、 F3 =40N、三力之间的夹角 θ= 1200角。

    1、 按二力合成公式:

    F23=

    求得F2与F3的合力为F23

    2、 又由tgθ1=F3sinθ/(F2+F3cosθ)

    求得合力F23与F2 力的夹角为θ1,则合力F23、与F2力的夹角为θ2=θ1十θ。

    3、 再按 F=  式和  tgθ3= F23sinθ2/(F1+F23cosθ2)

    如果按照上叙步骤解题,既要作图,又要计算,还要查《中学数学用表》,非常繁琐,容易出错。

    F2=30N

      巧妙解法:

    F``3=10N

    l.根据力的合成分解,可以将力等效替换。

    (1)    替换F1。 设方向与F1相同的两个力

    F1`=30N和F2``=10N取代F1=40N;

    (2)   

    F`1=30N

    替换F3 。 再设方向与F3相同的力

    F``1=10N

    F`3=3 0 N和方向与 F3相反的

    F`3=30N

    力 F``3=10N

    替换F3力,如右图所示。

    原来该物体受三个力F1  F2  F3,的作用,等效于现在受五个力F1`、F1``、F2、F3`、F3``的作用。

    F2=30N

    2、分两步求合力。先求F1`、F2、F3`三个力的合力、如下图所示。因为这三个大小相等、方向又交叉成120o角,所以F1`与F3`的合力F13`必与F2

    F`1=30N

    方相反且大小相同,则这三个力的合力为零。

    再求F1``与F3``的合力,这F1``=F3`=10N二力等大

    且交成60o角。如右下图所示。则合

    F`3=30N

    力必在600角的角平

    分线上即与 F1交成3 00角,合力大小为分力的倍,

    F`3

    F

    即F=10·牛。

      这种解法:简单易算,只需口算,就可求得答案,可见其巧妙之处。

    F`1

      



    Tags:巧解
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