位移的合成遵循平行四边形定则怎么理解?

如题所述

第1个回答  2022-09-28

在物理中向量叫矢量就是又有大小又有方向的量,所有的里都是矢量,速度也是矢量,他们的合成与分解全都遵守平行四边形法则和三角形法则。

力的平行四边形法则选自《中学教学实用全书》

共点力的合成法则。这一法则通常表述为:以表示两个共点力的有向线段为邻边作一平行四边形,该两邻边之间的对角线即表示两个力的合力的大小和方向。

由力的平行四边形法则可知,两个共点力的合力不仅与两个力的大小有关,且与两个力的夹角有关。当两个力的大小一定时,其合力的大小将随两个力夹角的改变在两个力之和与两个力之差范围内变化。运用平行四边形法则求一共点力系的合力时,可采用依次合成的方法。

平行四边形法则不仅是共点力的合成法则,也是一切矢量合成共同遵循的法则。例如求三个共点力,可先求两个力的合力,再与第三个力取合力。若是4个力,则可以两两取合力,再取合力的合力。依次类推,要明白的是,合力在效果上等于分力。

有时为了方便也可以只画出一半,就是力的三角形法则。(可把两个共点力的一个平移,使它们首尾相接,再用一条线与两个力连接成一个三角形,第三边就是合力。)

扩展资料

1586年,荷兰的斯蒂文在《静力学基础》一书中最早提出力的分解与合成原理,并把这一原理(没有明确表达出)应用到两绳悬一重物、一绳在三处挂不同重物等场景中,解决了许多复杂问题。

1687年,牛顿在《自然哲学的数学原理》的“物体的运动”的推论1、2中分别写到:“一个物体,同时受到两个力的作用,就将沿平行四边形的对角线运动,所用的时间和它分开受到这两个力的作用而沿两边运动的时间相同”。牛顿凭借敏锐的直觉,推断出了运动和力的分解与合成所遵循的定则,但未作进一步的证明。

几乎与此同时,法国皮耶利·瓦里翁向巴黎科学院提交了由他独立得出的诸力合成的平行四边形定则的报告,但没有表述清楚。1725年,瓦里翁在《新力学或静力学》一书中用力的合成与分解原理解决了各种具体静力学问题,并初步提出了“力矩”概念,找出了力的平行四边形原理与力矩的关系。他还把力的平行四边形原理推广到运动学的速度中去,认为静力学只是动力学的特例。

1726年,约翰·伯努利在写给瓦里翁的信中提出力的平行四边形原理可以用于静力学。他用虚功原理分析在一个力学系统中力矩做功的问题,指出在任何力的平衡的情况下,无论这些力是直接地或是间接的用来支持相互平衡。丹尼尔·伯努利则在《力学原理的研究及力的分解与合成证明》一文中对瓦里翁提出两点质疑:

①力与速度在运用合成与分解时不应成正比;

②在各力的作用下物体的运动是不是具有独立性。

此后,法国的潘索也对平行四边形定则进行了数学证明并首先引入“刚体”、“力偶”等概念,进一步将静力学用于刚体及机器结构的分析上。直到十九世纪乃至二十世纪初,包括拉普拉斯、茹可夫斯基等众多力学家在内,都花了许多时间来对此进行争论。

如同惯性定律一样,这是一条永远无法用实验完美证明的定则。只是随着矢量及其所遵循的运算定则的确立,力、位移、速度等被纳入力的矢量体系,以及运动的独立性、力的独立作用原理和物体在摩擦力下运动的动力机制被揭示,人们才从逻辑上接受了这一定则。