
【化】 composition of forces
all one's best; force; power; puissance; strength
【化】 force
【医】 dynamo-; ergo-; force; potency; potentia; Power; stheno-; strength; vis
compose; compound; prefabricate; synthesize; synthetic
【化】 synthesis
【医】 synthesis; synthesize
【经】 compound; synthesis
力的合成(Composition of Forces)
指将多个作用在物体上的力通过矢量运算等效为一个合力的过程。该合力产生的效果与原力系共同作用的效果相同,是静力学与动力学的基础概念。
核心原理:平行四边形法则(Parallelogram Law)
若两个力 (vec{F_1}) 与 (vec{F_2}) 作用于同一点,其合力 (vec{R}) 的方向和大小由以两力为邻边构成的平行四边形的对角线决定,公式为:
$$vec{R} = vec{F_1} + vec{F_2}$$
当多个力合成时,可通过连续应用该法则或直接矢量求和实现。
应用场景
权威参考来源
注:英文术语 "Composition of Forces" 在学术文献中与 "Resultant of Forces" 通用,强调力的矢量叠加本质。
力的合成是物理学中描述多个力共同作用效果的基本概念,指将作用在同一物体上的多个力通过矢量相加得到一个等效的合力。以下是核心要点:
当物体受两个或多个力(如$F_1$、$F2$)作用时,其总效果可用一个**合力$F{text{合}}$**代替。合力的大小和方向由所有分力的矢量叠加决定,而非简单的数值相加。
同一直线上的力
成角度的力(平行四边形法则)
合力为以两力为邻边的平行四边形的对角线,公式为:
$$
F_{text{合}} = sqrt{F_1 + F_2 + 2F_1F_2costheta}
$$
其中$theta$为两力夹角,方向由$tanalpha = frac{F_2sintheta}{F_1 + F_2costheta}$确定($alpha$为合力与$F_1$的夹角)。
正交分解法
将各力分解为直角坐标系中的分量(如$x$、$y$方向),再分别合成:
$$
F_{text{合}} = sqrt{(sum F_x) + (sum F_y)}
$$
力是矢量,合成需满足矢量叠加原则,与标量(如质量、温度)的加减有本质区别。
通过合成力,可简化复杂受力系统的分析,是解决静力学和动力学问题的重要工具。
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