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分解力和分解加速度的关系(分解力和分解加速度一样吗)

导语:分解力和分解加速度

正交分解,有时分解力,有时分解加速度,有时两者都分解.

【典例】如图所示,

电梯与水平面间的夹角为θ=30°,当电梯向上加速运动时,求人与梯面间的弹力和摩擦力.

这是一道经典分解加速度例题『分解力求解』

【加速度由合力产生】物体做直线运动,沿运动方向建立直角坐标系,垂直运动方向合力一定为零.

FNsinθ+fcosθ-mgsinθ=ma ①

FNcosθ=mgcosθ+fsinθ ②

①×cosθ得:

FNsinθcosθ+fcos²θ-mgsinθcosθ=macosθ ③

②×sinθ得:

FNcosθsinθ=

mgcosθsinθ+fsin²θ ④

③-④得:

fcos²θ=macosθ-fsin²θ

得:f=macosθ,

FN=mg+masinθ.

用分解力的方法求解略显繁琐

『分解加速度求解』

【力的独立性原理】x方向上的加速度由x方向上的力产生,y方向上的加速度由y方向上的力产生.

f=macosθ,

FN=mg+masinθ

快捷得到答案.

力和加速度都是矢量,既可以合成,也可以分解.

是分解力还是分解加速度,效果都是一样的.

以简便为原则,少分解为目的,也可以分解力的同时又分解加速度,想分就分,随心所欲.

坐标系的建立是任意的.

例题:如图所示,

在箱内固定一倾角为θ的光滑斜面,用平行于斜面的细线拴住一木块,木块质量为m,当:

(1)箱以加速度a匀加速上升时;

(2)箱以加速度a匀加速向左时;

分别求线对木块的拉力F₁和斜面对箱的压力F₂.

(1)a向上时,由于箱受的合外力竖直向上,重力竖直向下,所以F₁、F₂的合力F必然竖直向上.可先求F,再由F₁=F sinθ和F₂=Fcosθ求解,得到:F₁=m(g+a)sinθ,

F₂= m(g+a)cosθ.

显然这种方法比正交分解法简单.

(2)a向左时,箱受的三个力都不和加速度在一条直线上,必须用正交分解法.可选择沿斜面方向和垂直于斜面方向把力进行正交分解,(同时也正交分解a),

然后分别沿x、y轴列方程求出F₁、F₂:

F₁=m(gsinθ-acosθ),

F₂=m(gcosθ+asinθ).

经比较可知,这样正交分解比按照水平、竖直方向正交分解列方程和解方程都简单.

还应该注意到F₁的表达式F₁=m(gsinθ一acosθ)显示其有可能得负值,这意味着绳对木块的力是推力,这是不可能的.可见这里又有一个临界值的问题:当向左的加速度a≤gtanθ时F₁=m(gsinθ一acosθ)沿绳向斜上方;当a>gtanθ时木块和斜面不再保持相对静止,而是相对于斜面向上滑动,绳子松弛,拉力为零.

例题:某种自动扶梯,无人乘行时运转很慢,当有人站上去后会先慢慢加速。如图所示,

有一质量为m的顾客乘这种扶梯下楼。在电梯以加速度a向下运行的过程中,求她所受支持力和摩擦力.

例题:如图,

载货车厢通过悬臂固定在缆绳上,缆绳与水平方向夹角为θ,当缆绳带动车厢以加速度a匀加速向上运动时,货物在车厢中与车厢相对静止,则货物与车厢的滑动摩擦系数至少为___(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力,重力加速度为g)

例题:如图所示,

质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙的水平面上,动摩擦因数μ=0.02.在木楔的倾角为θ=30°的斜面上,有一质量m=1.0kg的木块从静止开始沿斜面下滑,当滑行路程s=1.4m时,其速度v=1.4m/s,在这过程中木楔没有动,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(重力加速度取10m/s²).

例题:如图所示,

质量为m₁的物体A沿倾角B为的直角斜面下滑,质量为m₂的物体B上升,滑轮与绳的质量和一切摩擦均不计,求A在下滑过程中斜面作用于地面凸出部分的水平压力?

例题:如图所示,

水平面上放置质量为M的三角形斜劈,斜劈顶端安装光滑的定滑轮,细绳跨过定滑轮分别连接质量为m₁和m₂的物块.m₁在斜面上运动,三角形斜劈保持静止状态.下列说法中正确的是()

A.若m₂向下运动,则斜劈受到水平面向左摩擦力

B.若m₁沿斜面向下加速运动,则斜劈受到水平面向右的摩擦力

C.若m₁沿斜面向下运动,则斜劈受到水平面的支持力大于(m₁+m₂+M)g

D.若m₂向上运动,则轻绳的拉力一定大于m₂g

例题:如图所示,

在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为30°的光滑斜面,现将一个重4N的物体放在斜面上,让它自由滑下,那么测力计因4N物体的存在,而增加的读数是___.

例题:如图所示,

细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行.在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为___(重力加速度为g)

例题:如图所示,

在粗糙水平板上放一个物体,使水平板和物体一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,ab为水平直径,cd为竖直直径,在运动过程中木板始终保持水平,物体相对木板始终静止,则()

A.物体始终受到三个力作用

B.只有在a、b、c、d四点,物体受到的合外力才指向圆心

C.从a到b,物体所受的摩擦力先减小后增大

D.从b到a,物体处于失重状态

例题:小明到黄山旅游,乘观光车看西海大峡谷.如图所示,

假设该缆车沿着某段坡度为30°的滑道以加速度a=1m/s²保持竖直状态上行,在缆车中与滑道平行的斜面上放一个相对斜面静止的质量为m=1kg的物块,取g=10m/s²,则()

A.物块受到的摩擦力方向平行斜面向下

B.物块受到的摩擦力大小为6N

C.物块受到的摩擦力大小为1N

D.物块受到斜面的弹力大小为5N

例题:一物体放置在倾角为θ的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为a,如图所示。

在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是()

A.当θ一定时,a越大,斜面对物体的支持力越小

B.当θ一定时,a越大,斜面对物体的摩擦力越大

C.当a一定时,θ越大,斜面对物体的支持力越小

D.当a一定时,θ越大,斜面对物体的摩擦力越小

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