
【化】 composition of forces
all one's best; force; power; puissance; strength
【化】 force
【醫】 dynamo-; ergo-; force; potency; potentia; Power; stheno-; strength; vis
compose; compound; prefabricate; synthesize; synthetic
【化】 synthesis
【醫】 synthesis; synthesize
【經】 compound; synthesis
力的合成(Composition of Forces)
指将多個作用在物體上的力通過矢量運算等效為一個合力的過程。該合力産生的效果與原力系共同作用的效果相同,是靜力學與動力學的基礎概念。
核心原理:平行四邊形法則(Parallelogram Law)
若兩個力 (vec{F_1}) 與 (vec{F_2}) 作用于同一點,其合力 (vec{R}) 的方向和大小由以兩力為鄰邊構成的平行四邊形的對角線決定,公式為:
$$vec{R} = vec{F_1} + vec{F_2}$$
當多個力合成時,可通過連續應用該法則或直接矢量求和實現。
應用場景
權威參考來源
注:英文術語 "Composition of Forces" 在學術文獻中與 "Resultant of Forces" 通用,強調力的矢量疊加本質。
力的合成是物理學中描述多個力共同作用效果的基本概念,指将作用在同一物體上的多個力通過矢量相加得到一個等效的合力。以下是核心要點:
當物體受兩個或多個力(如$F_1$、$F2$)作用時,其總效果可用一個**合力$F{text{合}}$**代替。合力的大小和方向由所有分力的矢量疊加決定,而非簡單的數值相加。
同一直線上的力
成角度的力(平行四邊形法則)
合力為以兩力為鄰邊的平行四邊形的對角線,公式為:
$$
F_{text{合}} = sqrt{F_1 + F_2 + 2F_1F_2costheta}
$$
其中$theta$為兩力夾角,方向由$tanalpha = frac{F_2sintheta}{F_1 + F_2costheta}$确定($alpha$為合力與$F_1$的夾角)。
正交分解法
将各力分解為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,合成需滿足矢量疊加原則,與标量(如質量、溫度)的加減有本質區别。
通過合成力,可簡化複雜受力系統的分析,是解決靜力學和動力學問題的重要工具。
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