共点力平衡的条件

1.共点力

物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力.能简化成质点的物体受到的力可视为共点力.

image.png

2.平衡状态

物体保持静止或匀速运动状态(或有固定转轴的物体匀速转动).

注意:这里的静止需要二个条件,一是物体受到的合外力为零,二是物体的速度为零,仅速度为零时物体不一定处于静止状态,如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻,物体速度为零,但物体不是处于静止状态,因为物体受到的合外力不为零.

共点力的平衡:如果物体受到共点力的作用,且处于平衡状态,就叫做共点力的平衡.

共点力的平衡条件:为使物体 保持平衡状态,作用在物体上的力必须满足的条件,叫做两种平衡状态:

静态平衡v=0;a=0;

动态平衡v≠0;a=0;

①瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态.如:竖直上抛最高点.只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态.

②物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡.

image.png

3.共点力作用下物体的平衡条件

(1)物体受到的合外力为零.即F合=0;  其正交分解式为F合x=0;F合y=0;

(2)某力与余下其它力的合力平衡(即等值、反向).

二力平衡:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,并作用于同一物体.

(要注意与一对作用力与反作用力的区别).

三力平衡:三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点,且三个力共面.称为汇交共面性.其力大小符合组成三角形规律.

三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量 形;任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡).

推论:

①非平行的三个力作用于物体而平衡,则这三个力一定共点.

②几个共点力作用于物体而平衡,其中任意几个力的合力与剩余几个力(一个力)的合力一定等值反向.

三力汇交原理:当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时,这三个力必交于一点;

image.png

说明

①物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的(N-1)个力的合力等大反向.

②若采用正交分解法求平衡问题,则其平衡条件为:FX合=0,FY合=0;

求解平衡问题的一般步骤:选对象,画 受力图,建坐标,列方程.

image.png

4.平衡的临界问题

由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时,发生转折的状态叫临界状态,临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态.平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要发生变化的状态.往往 利用“恰好出现”或“恰好不出现”的条件.

 

5.平衡的极值问题

极值是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出遭到的最大值或最小值.可分为简单极值问题和条件极值问题.