如何分析物體的受力情況?

韋德俊


非常感謝悟空小秘書的信任和邀請。

您這個問題問得非常好,非常基礎,但是非常重要。記住一個基本原則,力是物體之間的相互作用,也就是說,如果簡化模型中,只有一個物體,就不會有外力存在,場也是物體。

網上有很多人,把慣性加進去做分析,而且還發展出各種自己所謂的理論,甚至起個自己的名字(甩轉力之流),這是非常常見的錯誤,慣性是物質自身的屬性。

知道了力是物質之間的相互作用,那就要看你這個模型中有哪些物質存在,哪些物質之間能發生相互作用,力的大小和方向是什麼樣的。

如果是在經典物理模型中,可以利用質點,做出受力分析圖,來分析合力的大小和方向。

希望上面的回答能解決您心中的疑惑。

我是郭哥論道,一個致力於科普相對論、量子力學、計算機、數學,讓深奧的科學理論通俗易懂起來、讓科學更有趣的科普搬運工。

耐心看完的小夥伴,留個言、點個贊加個關注再走唄。


郭哥論道


本文對初中生講受力分析,高中生可參考。兩句話:重力彈力摩擦力,最後再看電磁力。

地面附近的物體由於地球吸引而受到的力叫做重力,地面附近的一切物體都受重力,所以先找重力。

物體在受力發生形變時,要恢復原狀,就會對跟它接觸的物體施加力,這種力就叫做彈力,產生彈力的條件是:物體直接接觸、物體發生形變。可見,彈力屬接觸力,因此找彈力的線索是“接觸”,先看受力物體與哪些物體接觸,一般有一個接觸的物體有一個彈力。

相互接觸的兩個物體發生相對運動或者有相對運動趨勢時,在兩物體的接觸面上就會產生阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力,這種力叫做摩擦力。產生摩擦力的條件:1.物體直接接觸;2.物體之間存在壓力;3.接觸面粗糙。而壓力就是一種彈力,也就是說,有摩擦力必有彈力,並且根據二力產生的條件看,有彈力不一定有摩擦力。所以,應先找彈力再找摩擦力。

至於最後談的電磁力,關鍵看有沒有帶電體和磁體,有一般不會遺漏,沒有無需考慮,初中很少出現。下面舉例說明。

例1.如圖,作出足球在空中飛行時的受力(不計空氣阻力)示意圖。

解析:足球在空中飛行時受到豎直向下的重力,除空氣外不與任何物體接觸,所以沒有彈力和摩擦力。受力示意圖見下圖。


例2.如圖,電燈吊在豎直的電線下,在空中靜止不動,作出電燈受力示意圖。

解析:1.電燈受到豎直向下的重力。2.電燈只與電線接觸(空氣浮力通常不計),電線承擔電燈的重力,會被拉伸,所以,對電燈有豎直向上的彈力(拉力)。電燈既沒有運動也沒有運動趨勢,所以,沒有摩擦力。受力示意圖見下圖。


例3.如圖,一木塊放在斜面靜止不動,試作出木塊受力的示意圖。

解析:1.木塊受到豎直向下的重力。2.木塊放在斜面上,會擠壓斜面,使斜面發生形變,斜面就對木塊產生垂直斜面向上彈力(支持力)。3.木塊有沿斜面向下滑動的趨勢,所以受到沿斜面向上的靜摩擦力。受力示意圖見下圖。


例4.如圖,一鐵塊放在水平地面上,當條形磁鐵靠近時,鐵塊保持靜止不動,試作出鐵塊受力的示意圖。



解析:1.鐵塊受到豎直向下的重力。2.鐵塊只與地面接觸,鐵塊擠壓地面使地面變形,對鐵塊施加豎直向上的彈力(支持力)。3.條形磁鐵吸引鐵塊,鐵塊相對地面有向右滑動的趨勢,於是,地面對鐵塊產生水平向左的靜摩擦力。4.磁鐵靠近鐵塊,對鐵塊有吸引力。鐵塊受力示意圖見下圖。



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