正交分解是高中物理力学的一种求解方法。全称为“力的正交分解”。
将一个力分解为Fx和Fy两个相互垂直的分力的方法,叫作力的正交分解。从力的矢量性来看,是力F的分矢量;从力的计算来看,力的方向可以用正负号来表示,分量为正值表示分矢量的方向跟规定的正方向相同,分量为负值表示分矢量的方向跟规定的正方向相反。这样,就可以把力的矢量运算转变成代数运算.所以,力的正交分解法是处理力的合成分解问题的最重要的方法,是一种解析法.特别是多力作用于同一物体时。
它是力的合成的逆运算。
1.介绍:高中物理力学的一种求解方法。全称为“力的正交分解”
2.定义:将一个力分解为Fx和Fy两个相互垂直的分力的方法,叫作力的正交分解
从力的矢量性来看,是力F的分矢量;从力的计算来看,力的方向可以用正负号来表示,分量为正值表示分矢量的方向跟规定的正方向相同,分量为负值表示分矢量的方向跟规定的正方向相反.这样,就可以把力的矢量运算转变成代数运算.所以,力的正交分解法是处理力的合成分解问题的最重要的方法,是一种解析法.特别是多力作用于同一物体时。
3.它是力的合成的逆运算。
求合力
第一步,选定研究对象.并以质点的形式对进行表示。
第二步,对选定的研究对象进行受力分析。
第三步,建立直角坐标系.一般来讲在水平面内可以任意建立坐标系,但是在斜面上最好沿物体下滑的方向建立x轴,然后建立y轴。
第四步,分析加速度方向。必要时也可将加速度进行正交分解,以便于做题。
第五步,表达合外力。第六步,列出x方向,与y方向上的牛顿第二定律方程。第七步,若需其他方程,也要列出需要的方程,然后求解。
第八步,检验是否符合实际情况。(比如力为负的不可取)
运用关键
在处理力的合成和分解问题时,我们常把力沿两个互相垂直的方向分解,这种方法叫做力的正交分解法。这是一种很有用的方法,在运用时要注意以下几点:
1.力是矢量F′在X轴Y轴上的分矢量F′x和F′y是矢量,分量为正值表示分矢量的方向跟坐标轴的方向相同,分量为负值表示分矢量的方向跟坐标轴的方向相反。
2.确定矢量正交分量的坐标轴,不一定是取竖直方向和水平方向。例如,分析物体在斜面上的受力情况,一般选取x轴与斜面平行,y轴与斜面垂直。坐标轴的选取是以使问题的分析简化为原则。通常选取坐标轴的方法是:选取一条坐标轴与物体运动的加速度的方向相同(包括处理物体在斜面上运动的问题),以求使物体沿另一条坐标轴的加速度为零,这样就可得到外力在该坐标轴上的分量之和为零,从而给解题带来方便。
目的与原则
把力沿着两个经选定的互相垂直的方向分解叫力的正交分解法,在多个共点力作用下,运用正交分解法的目的是用代数运算公式来解决矢量的运算.在力的正交分解法中,分解的目的是为了求合力,尤其适用于物体受多个力的情况,物体受到$F_1,F_2,F_3…$,求合力F时,
可把各力沿相互垂直的x轴,y轴分解,
则在x轴方向各力的分力分别为 $F_{1x},F_{2x},F_{3x}…$,
在y轴方向各力的分力分别为$F_{1y},F_{2y},F_{3y}…$.
那么在x轴方向的合力$F_x = F_{1x}+ F_{2x}+ F_{3x}+ …$,
在y轴方向的合力$F_y= F_{1y}+ F_{2y}+F_{3y}+…$,
设合力与x轴的夹角为θ,则.在运用正交分解法解题时,关键是如何确定直角坐标系,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则;
在动力学中,以加速方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标,这样使牛顿第二定律表达式为:$F=ma$。
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