分力增大,合力一定增大吗

时间:2022-05-08 08:58:58

摘 要:受思维定式的影响,我们对待物理中“分力增大,合力就增大”这个问题,大多数人会不加思索地回答是,其实这种看法是错误的。本文就针对这个问题,分条件进行图解分析,加深大家对物理的兴趣。

关键词:分力;合力;锐角;钝角;最小合力分界线

当我们学习合力与分力这节内容的时候,物理老师往往给我们讲解概念,然后就引出实验,给我们所灌输的物理知识也就是力是怎么合成的,使我们一直认为,分力增大了,那么合力也会增大。其实这种看法是不正确的,本文就针对这个问题提出问题分析。

其实力的合成中存在着一个变化角度界限,这个角度界限就是90°,当角度大于90°时力的合成,合成的力的大小会在一个最小值左右变化,而且角度越大,这种现象越明显,我们给这个分界线命名一下――最小合力分界线;当角度小于90°时,也就是锐角时,合成的力是没有这种现象的。下面有图解分析:

当两个分力的夹角为钝角时,合力的变化区域分A区和B区两个区域,如图1-1,也就是合力从A区变化到B区,当变化到中间的直线部分时合力有最小值;当两个分力的夹角为锐角时,合力只有一个变化区域,如图1-2中的A区。

第一个假设:当一个分力不变,另一个分力变大时,如果它们的夹角是钝角,那么合力有可能变大,有可能变小,也有可能不变,下面进行论证。

论证:当两个分力的夹角为钝角时,合力变化的规律分析,如图2。

假设竖直方向的力F1不变,水平方向的力F2逐渐变大,通过观察图像,可以知道在F2变化过程中合力F0从A区变化到B区,而且发现竖直方向的F2最小,A区和B区的合力F0部分数值是关于竖直线对称的,也就是说B区内的合力大小一定有能和A区内数值大小相等的数值,即合力相等,但它们都大于竖直方向的最小合力F0,这样一来,我所提出的第一个结论就成立了。

第二个假设:如果两个分力之间的夹角是钝角,而且两个分力同时增大,那么它们的合力可能减小,可能增大,亦可能不变。

论证:

如图3,F1与F2的合力为F0,F1,与F2,合力为F0,其中F0,明显小于F0;我们可以推论随着F1和F2的增大,会出现大小等于F0的力,也会出现大小大于F0的力,但在竖直线上就可以出现这些力。这就证实了假设二。

下面我提出第三个假设:当两个共点力的夹角为锐角时,它们的合力大小随它们的逐渐变大而变大,无论是一个力不变而另一个力变大,还是都变大,它们之间的合力会变大。

下面对第三个假设进行论证:

论证:如图4,两个共点力F1和F2所成夹角为锐角,保持F1不变,而增大F2,这时可以观察到合力F0变大了,而且我们可以推知随着F2的增大,合力F0会一直增大。

针对图4的分析,可以知道当F1和F2同时增大时,合力会一直增大,也就是说当两共点力夹角为锐角时,它们的合力随着它们的增大而增大。

结论:分力增大时,合力不一定就随着增大,合力的变化要根据分力方向、夹角、变化量确定。

(作者单位:贵州师范大学)

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