2.正交分解法

(1)定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.

(2)建立坐标轴的原则:以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上).

例3 如图11所示,质量为M的正方形空木箱放置在粗糙水平面上,沿空木箱对角线有一光滑细轨道,轨道与水平方向间的夹角为45°.轨道上有一质量为m的物体沿轨道自由下滑,木箱始终静止在水平面上,求物体下滑的过程中,

图11

(1)轨道对物体的弹力大小;

(2)地面对木箱的摩擦力的大小和方向.

解析 (1)以物体为研究对象,垂直轨道方向有FN=mgcos 45°

解得轨道对物体的弹力大小为

FN=mg

(2)以木箱为研究对象,受力如图所示.

由牛顿第三定律有FN′=FN

在水平方向上有Ff=FN′sin 45°

解得Ff=mg,方向向左.

答案 (1)mg (2)mg,方向向左

例4 重为G1=8 N的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上.PA偏离竖直方向37°角,PB在水平方向,且连在重力为G2=100 N的木块上,木块静止于倾角为θ=37°的斜面上,如图12所示.试求:木块与斜面间的摩擦力大小和木块所受斜面的弹力大小.

图12

解析 对P点进行受力分析,建立如图甲所示的坐标系.

由水平方向和竖直方向列方程得:

F=F1sin 37°,G1=F1cos 37°

联立解得F=G1tan 37°=8× N=6 N

对G2进行受力分析建立如图乙所示的坐标系.

 

平行斜面方向上,Fcos θ+G2sin θ=Ff

解得摩擦力Ff=6×0.8 N+100×0.6 N=64.8 N

垂直斜面方向上,Fsin θ+FN=G2cos θ

解得弹力FN=100×0.8 N-6×0.6 N=76.4 N

答案 64.8 N 76.4 N

                    力的合成法与分解方法的选择

力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解题方法,一般情况下,物体只受三个力的情形下,力的效果分解法、合成法解题较为简单,在三角形中找几何关系,利用几何关系或三角形相似求解;而物体受三个以上力的情况多用正交分解法,但也要视题目具体情况而定.

 

 0  120859  120867  120873  120877  120883  120885  120889  120895  120897  120903  120909  120913  120915  120919  120925  120927  120933  120937  120939  120943  120945  120949  120951  120953  120954  120955  120957  120958  120959  120961  120963  120967  120969  120973  120975  120979  120985  120987  120993  120997  120999  121003  121009  121015  121017  121023  121027  121029  121035  121039  121045  121053  447090 

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