Параллелограмм сил    

    Параллелограмм и его свойстваКогда две силы не действуют по одной прямой линии и не параллельны друг другу, то они действуют под каким-то углом друг к другу. Тело, на которое они действуют, не может двигаться в двух разных направлениях одновременно, если оно не раскалывается на части. Поэтому тело двинется в каком-то направлении между двумя линиями сил. Для того чтобы определить результирующую силу R и направление ее действия, мы используем правило параллелограмма для сложения сил. Это правило утверждает, что если две силы F1 и F2, действующие на одну точку, представлены по величине и направлению как две смежные стороны параллелограмма, то диагональ, проведенная из точки их приложения до противоположного угла параллелограмма, представляет результирующую силу R по величине и направлению.

    Параллелограм силНа рисунке а длина отрезка ОА представляет значение силы F, действующей в точке О в направлении ОА, т. е. под углом Θ к направлению действия силы F2. Точно так же ОВ представляет значение и направление силы F2, тоже действующей в точке О. Проведя АС параллельно ОВ и ВС параллельно ОА, строим параллелограмм ОАСВ. Диагональ из точки О до противоположного угла С представляет результирующую силу R по величине и направлению. Рисунок б представляет идентичный параллелограмм с проведенной результирующей силой R = OC. Поскольку результирующая сила R — это одна сила, заменяющая две данные силы F1 и F2, ее не следовало бы показывать на той же диаграмме, где F1 и F2. Однако для экономии места и времени F1, F2 и R часто показывают на одной и той же диаграмме, см. рис. Если вы прибегнете к этому экономному способу, вы должны ясно понимать, что диаграмма представляет или R, или F1 плюс F2, а не то и другое. Никогда не рассматривайте эту диаграмму как показывающую три силы, что, к сожалению, является распространенной ошибкой.

    На основании ряда примерных результатов, показанных в таблице, результирующую силу R на рисунке 2  определите следующим образом:

    1. Выберите подходящий масштаб (как можно больший), например 1 Н = 2 см.
    2. Начертите две линии под углом Θ друг к другу (здесь 90°).
    3. Отметьте на ОА отрезок 6 см = 3 Н и на ОВ 8 см = 4 Н.
    4. Дополните параллелограмм (здесь четырехугольник) смежными сторонами О А и ОВ.
    5. Соедините О с С и измерьте длину ОС=10 см = 5 Н; следовательно, R = 5 Н.
    6. При помощи транспортира измерьте угол α, который R составляет с Т2 (α = 37°).

    Три силы в равновесииРезультирующая сила R — это сила 5 Н, действующая под углом 37° к силе T2. Рисунок 2 показывает силы, действующие на тело, находящееся в точке О в состоянии покоя, т. е. силы T1, Т2 и Т3 в равновесии.

    Две силы, равные 3 Н и 4 Н, могут быть заменены одной силой, равной 5 Н, действующей под углом 37° к силе 4 Н, т. е. вертикально вверх, как показано на рисунке 2б. Результирующая сила R и Т в равновесии, и поэтому они равны по модулю и противоположны по направлению и обе проходят через точку О. Сила R из подсчитанных Т1и Т2 должна быть равна Т3.

    Этот особый случай двух сил, действующих под прямым углом друг к другу, был выбран потому, что на этом уровне обучения он наиболее доступен, прост в вычислениях и решении вопросов. Возможно также применение простой тригонометрии путем изображения эскизной диаграммы вместо системы координат. На рисунке 3а СВ = ОА = 3 Н. Использование теоремы Пифагора для треугольника ОВС дает R2= 32 + 42 = 25, откуда R = 5 Н. Угол а может быть подсчитан по tg α = 3/4 = 0,75, т. е. α = 36°52'.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved