第二节 共点力平衡条件的应用
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三个力平衡的基本特性(三力不平行)
1、三个力必须共点或其作用线(或反向延长线)交于一点,可称为汇交共点性.
设如图所示三个力 、 、 为平衡力.
作平行四边形求 、 的合力—— .
由物体受三个力 、 、 的作用,等效于受 、 两个力的作用,由二力平衡条件得: 与 必大小相等、方向相反,作用在同一直线上.故 的力的作用线必过 、 ,作用线的交点 ,且 与 共线,故 与 、 共面.
即 、 、 为平衡力时,其作用线(或反向延长线)必交于一点,当然,这三个力也一定共面.
2、任两个力的合力与第三个力的大小相等,方向相反.
3、三个力的矢量图必组成一个封闭的矢量三角形.
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三力平衡问题的讨论方法
1、力的分解法
物体受三个力作用平衡时,把其中某一力沿另两个力的作用线方向分解,这两个分力的大小就等于另两个力的大小.
2、力的合成法
物体受三个力作用而平衡时,其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向.可由两力合成求解.
3、力的三角形法
物体受三个力作用而平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接,构成一个封闭的矢量三角形,可用几何知识求解该矢量三角形.
注意:上述三种方法的解题思路不同,但求解过程是相似的,都是要将这三个力构建成物理意义不同的矢量三角形.而且这三种方法构成的矢量三角形必定相似,最后必定用相同的几何方法求解.
在解题过程中,可任选一种方法求解,但要注意选择思路不同,其步骤及解题过程也不同;
4、关于二力杆和三力杆的有关概念以及受力特征
二力杆的概念及特性:一个杆不计重力只受二个力作用称二力杆.二力杆平衡时,其所受的二力必沿着杆,方向相反,大小相等.
三力杆的概念及特性:一个杆受三个力作用称三力杆.三力杆平衡时,其所受的三个力,或者是三个互相平行的力,或者是共点力.
如下图所示,一个梯子斜靠在墙角,墙壁是光滑的,梯子受到三个力的作用,即竖直向下的重力作用,水平向右的墙的支持力,地面对梯子的作用力,梯子处于平衡,因此这三个力是共点力.