分析在下列给定条件下对一个确定的力F进行力的分解的相关情况?

分析在下列给定条件下对一个确定的力F进行力的分解的相关情况?

       (1)已知两个分力的方向,求两个分力.

       (2)已知力F的一个分力F1的大小和方向,求另一个分力F2.

       (3)把已知力F分解为大小已知的两个分力.

       (4)已知一个分力F1的方向(F1与F成θ角)和另一个分力F2的大小,求F1的大小及F2的方向.

      

答案

解析:力的分解在无条件限制情况下,可有无数组解,如果在特定条件下分解力,那么就不会有无数组解了,现就下列四种情况进行逐一分析.

       (1)已知两个分力的方向,求两个分力.

       如图3-5-8所示,把已知力F分解成沿OA、OB的两个分力,作平行四边形,很容易看出只有唯一的一组解.

图3-5-8

       (2)已知力F的一个分力F1的大小和方向,求另一个分力F2时,如图3-5-9所示,由平行四边形定则可知,F2的大小和方向是唯一的.

图3-5-9

       (3)把已知力F分解为大小已知的两个分力F1、F2时,如图3-5-10所示,分别以F的两端为圆心,以F1、F2为半径做圆,两圆的交点则决定了两个分力的方向.由图可以看出这种情况F1和F2的方向有两组解.当然这里F1+F2>F,否则将无解.

图3-5-10

       (4)已知一个分力F1的方向(F1与F成θ角)和另一个分力F2的大小,求F1的大小及F2的方向,我们分如下三种情况来研究.

       ①若F2=F sinθ,由图3-5-11可知,只能有唯一解.

图3-5-11

       ②若F2<F sinθ,如图3-5-12所示,无法作平行四边形,所以此情况无解.

图3-5-12

       ③若F sinθ< F2< F,如图3-5-13所示,以F的顶点为圆心,以F2为半径画圆,与F1的方向有两个交点,则此情况说明F2有两组解.

图3-5-13


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