受力分析時彈力方向的确定是學習的一個難點,之所以是難點是因為彈性形變的方向多數時候肉眼無法觀察到。今天我們就如何确定彈力的方向和大家一起聊一聊。
一、最簡單的是肉眼可見施力物體或者受力物體形變的方向。
物體受到的彈力的方向與施力物體的形變方向相反。如圖所示,物塊所受彈簧彈力F的方向。彈簧在物塊重力作用下豎直向下被拉長(形變方向豎直向下),則木塊(受力物體)所受彈簧(施力物體)的彈力F方向豎直向上(與彈簧形變的方向相反)。
二、絕大多數情況下,我們需要根據物體的運動情況,利用物體的平衡條件(或動力學規律即牛頓第二定律)判定。
如圖所示,一輕質杆架固定在水平地面上,一端固定一重力為G的球,并處于平衡狀态。分析球受到的杆的拉力。對球受力分析知球受到豎直向下的重力,因球處于平衡狀态,由二力平衡條件知,球必定受到斜杆對它的豎直向上的彈力。
特别注意一點,接觸是彈力有無的必要條件而不是充要條件。在接觸的時候是否有彈力,往往需要用假設法去判定。即如果有彈力,物體的運動狀态是否符合現狀。如圖
三、判定彈力方向時常見的幾種典型情況:
(1)輕質彈簧兩端的彈力方向,與彈簧中心軸線相重合,指向彈簧恢複原狀的方向。
(2)輕繩對物體的彈力(即繩對物體的拉力)方向,總是沿着繩指向繩收縮的方向。注意一點,繩隻能産生拉力,絕對不可能有壓力。特别注意一點,繩上的彈力或者張力處處相等。
(3)輕質杆對物體的拉力或支持力的方向,不一定沿着杆的方向。準确的說這種固定的杆,彈力可以是任意方向。而那種可以轉動的杆,彈力一定是沿着杆的方向。
(4)面與面接觸的彈力方向,垂直于接觸面指向受力物體。如圖所示。
(5)點與面接觸的彈力方向,過接觸點垂直于接觸面(或接觸面的切線),指向受力物體。如圖甲、乙所示。
注意體會下圖與甲圖的區别
注意體會下圖,如果球的重心不在球心,不影響彈力方向的。所以記清楚規則很重要。
(6)球與面接觸的彈力方向,過接觸點垂直于接觸面(即在接觸點與球心的連線上),而指向受力物體。如圖所示。
(7)球與球相接觸的彈力方向,垂直于過接觸點的公切面(即在兩球心的連線上),而指向受力物體。如圖所示。
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