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[讨论结束] 看看这个斜面受力分析

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发表于 2013-3-4 15:48:36 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国山东潍坊

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本帖最后由 FF728612 于 2013-3-5 16:57 编辑 ; x& h, J5 @: [9 m$ Z6 r$ ^

) ?5 X( |  m  k( X$ C9 T如图,在F1水平力作用下,靠在墙壁上的斜铁受力如何,是不是没有向上运动的趋势,如果墙面没有摩擦,那么斜铁会向上运动吗?
3 G9 H1 p; A7 D7 r! W2 U7 ]6 x! |看F1的分力F平与F摩擦,他们产生的分力一个向上,一个向下,这两个分力是否刚好抵消?! C1 q: y) F# D
他们产生的水平分力,一个F平=F1*cosα*cosα,一个是F摩擦产生的水平分力=F1*SINα*SINα,他们的合力刚好等于F1。
- o9 S8 H3 z# {- Z! u 1.jpg ! H8 G9 T* N" ?% E# @" ~0 Q
这个分析有道理吗?0 V3 ]8 s2 E; E: \0 N6 d5 u, s; I
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发表于 2013-3-4 16:25:00 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
本帖最后由 gaoyns 于 2013-3-4 16:27 编辑 ' Q; |& t% z5 b% F+ C8 s
: l) j" t& \6 a& W' i  v
1  斜铁是受重力的,这个不能忽略,若不计磨擦力,水平力F1与重力对于斜铁下顶点形成的力矩若相等且方向相反,则斜铁处于平衡状态,若斜铁受重力形成的力矩大于F1形成的力矩,斜铁就顺时针倾翻了。这里面没有向上的力作用,当然不会向上移动。
. Z, J8 C8 |" V* J2  F1可分解为两个分力,一个是与斜面垂直的力,一个是与斜面平行向下的力,此分力不是磨擦力,如果处于平衡状态,此分力还要分解两个分力,其中竖直向下的力才是与摩擦力大小相等、方向相反的力。

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发表于 2013-3-4 17:04:46 | 显示全部楼层 来自: 中国河南安阳
早忘了受力分析!那为什么平常我们给楔形块施加水平力的时候,往往会退出来,会不会也和角度有关?

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发表于 2013-3-4 17:16:07 | 显示全部楼层 来自: 中国广东广州
3种状态 1.向上2.平衡,3向下

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发表于 2013-3-4 20:14:57 | 显示全部楼层 来自: 中国湖南长沙
不计摩擦,不计重力的话,应该是不动的吧。

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发表于 2013-3-4 20:45:01 | 显示全部楼层 来自: 中国广东东莞
个人感觉楼主的受力图有点问题?7 C* [" Z4 ]8 Z* B
1. F1力的分解点应该在斜铁的作用点处、而不是箭头尾端;2. F1 力应该分解为X、Y方向,而不是平行、垂直斜面方向(这是局部座标系,不是世界座标系,斜铁也就落不下来)。
$ a3 l! o7 `& W( P如果不计墙面与斜铁之间的摩擦力,如果F1力在Y方向上的分力大于斜铁的重量的话斜块就会往上移动。斜角越大、所需F1越小。

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 楼主| 发表于 2013-3-5 07:57:16 | 显示全部楼层 来自: 中国山东潍坊
gaoyns 发表于 2013-3-4 16:25 static/image/common/back.gif/ p: b, {& g# r: N7 f% R% j
1  斜铁是受重力的,这个不能忽略,若不计磨擦力,水平力F1与重力对于斜铁下顶点形成的力矩若相等且方向相反 ...
# J  O3 C' m2 q$ z* A5 e
多谢多谢,我倒忘了翻转的力矩了。7 U$ f/ [+ `/ N- o, J
摩擦是墙面与斜铁之间的,图中的F摩擦向下的分力与之平衡,如果没有产生相对运动,那就是静摩擦力了。
4 j/ g+ j/ `% Q' N% R作用力F1是通过一个物体作用的,是跟斜铁一样角度的斜铁去作用的,那接触面之间应该有摩擦力了吧,这样的话,如何分析呢

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发表于 2013-3-5 09:58:45 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
tangcarlos3d 发表于 2013-3-4 20:45 static/image/common/back.gif: G7 s1 |* l3 J' A* q0 E  j
个人感觉楼主的受力图有点问题?
# m8 c5 x/ H- }; c8 x  z3 p' p1 S1. F1力的分解点应该在斜铁的作用点处、而不是箭头尾端;2. F1 力应该分解 ...

4 w5 c) D0 ?( O; Z5 _. I1 M1  “2. F1 力应该分解为X、Y方向,而不是平行、垂直斜面方向”,这一观点有误,按你说的来分解F1只有X方向的分力,Y方向为0了,斜铁哪来的向上移动的力?
" g7 b6 J% P. z9 V$ p% r2 \2  不考虑斜铁与墙之间的摩擦力,斜铁的重力和F1形成的都是对下顶点的力矩,是静止或倾复,哪来的向上移动力?
. ?, u, T% M3 {+ q) r  H3  F1力分解只有与斜面垂直和平行的力才是有用的,才有助于计算,X、Y方向分解,无用也无意义。

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发表于 2013-3-5 13:14:37 | 显示全部楼层 来自: 中国广东汕头

RE: 看看这个斜面受力分析

gaoyns 发表于 2013-3-5 09:58 static/image/common/back.gif
! z% l* F1 D* x7 k+ w1  “2. F1 力应该分解为X、Y方向,而不是平行、垂直斜面方向”,这一观点有误,按你说的来分解F1只有X方 ...

7 {- ^! f; X6 g. z" [" Y3 \谢谢高老指正。严格地讲不是将F1分解在X、Y方向。而是F1作用在斜铁上的反力沿斜面、Y方向分解。其合力与F1的方向相反、大小相等。Y方向的分力就是使斜铁上升的力。另外只有F1大到一定时斜铁才会上升(不计摩擦系数时)。如果考虑摩擦系数则当斜角小于摩擦系数的反正切角度时F1再大也不能使斜铁上升!这时处于自锁状态。

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发表于 2013-3-5 16:09:38 | 显示全部楼层 来自: 中国湖南长沙
学得真是忘记差不多了: R# \! F. N3 [$ y! Z( _! s

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 楼主| 发表于 2013-3-5 16:55:11 | 显示全部楼层 来自: 中国山东潍坊
tangcarlos3d 发表于 2013-3-5 13:14 static/image/common/back.gif
1 k, p7 `4 v* ~$ }谢谢高老指正。严格地讲不是将F1分解在X、Y方向。而是F1作用在斜铁上的反力沿斜面、Y方向分解。其合力与F ...
# @; [' h& d( g- e
非常感谢,
6 `2 G, L( F! l. V3 E如果两个分力夹角过大,那么合力肯定比分力小了。总是认为合力就大,真是不该。: R# Y! ?( i8 P* G. u, K' m, M
这样分析,那么向上推动斜铁的分力=F1*tana。
! X3 H9 h- F0 B; C可是我找不出为什么最初的分解是错误的

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发表于 2013-3-5 21:31:09 | 显示全部楼层 来自: 中国广东佛山
本帖最后由 kingsail 于 2013-3-5 21:32 编辑
$ |' V# J) u3 w. }
% A5 U# ]: U$ i" {. D如果不计摩擦,那么只能是翻转或者向下运动,不存在静止不动的情况。因为不管F1怎么分解,都不可能有向上抵消重力的力,要想静止,只能靠摩擦力。

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发表于 2013-3-5 22:59:32 | 显示全部楼层 来自: 中国广东东莞
本帖最后由 tangcarlos3d 于 2013-3-5 23:00 编辑 , p) [7 n6 p+ c. \; c$ L( |1 q2 l
kingsail 发表于 2013-3-5 21:31 static/image/common/back.gif4 _3 x3 n& N6 R. I- p! |
如果不计摩擦,那么只能是翻转或者向下运动,不存在静止不动的情况。因为不管F1怎么分解,都不可能有向上抵 ...
5 ~8 D* }* a% X* ]" d9 b% Z! ]
当向上的分力大于重力时斜块就可以向上运动。当向上的分力等于重力时斜块就静止。

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 楼主| 发表于 2013-3-6 08:00:23 | 显示全部楼层 来自: 中国山东潍坊
tangcarlos3d 发表于 2013-3-5 22:59 static/image/common/back.gif
1 o$ Z- I/ @2 ~3 m当向上的分力大于重力时斜块就可以向上运动。当向上的分力等于重力时斜块就静止。

+ y' v3 A# h$ z. B5 G! u还是无法分解出F1向上的分力,单纯看F1的分解,应该如何分解啊,给做个图形吧

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发表于 2013-3-6 19:13:01 | 显示全部楼层 来自: 中国广东佛山
tangcarlos3d 发表于 2013-3-5 22:59 static/image/common/back.gif
( L. @, i6 p3 l$ d! [; Q  V- k5 Y当向上的分力大于重力时斜块就可以向上运动。当向上的分力等于重力时斜块就静止。
* S3 N) F; G' r8 M6 r
水平力无论怎么分解,竖直方向矢量和都为0

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发表于 2013-3-6 19:58:14 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
FF728612 发表于 2013-3-6 08:00  还是无法分解出F1向上的分力,单纯看F1的分解,应该如何分解啊,给做个图形吧
: S0 O$ y5 D% ~8 |, {8 I  q) C
不是对F1进行分解。而是它作用在斜块上的产生的反力进行分解:一个分力垂直斜面,另一个分力是平行斜面。者的合力者与F1大小相等,方向相反。

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发表于 2013-3-6 20:01:24 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
kingsail 发表于 2013-3-6 19:13  水平力无论怎么分解,竖直方向矢量和都为0

4 r& P; q' T3 p不是对是F1进行分解。而是对F1的反作用力进行分解。

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 楼主| 发表于 2013-3-7 08:28:38 | 显示全部楼层 来自: 中国山东潍坊
tangcarlos3d 发表于 2013-3-6 19:58 static/image/common/back.gif3 |/ x+ \& d; }' U" p: [
不是对F1进行分解。而是它作用在斜块上的产生的反力进行分解:一个分力垂直斜面,另一个分力是平行斜面。 ...
- L7 h) s% D3 {2 M$ c* w. g
今天终于明白了,这句话对我非常重要,这是我的错误所在吧。" B9 w/ f% y- q3 J  a
水平力是无法分解出垂直分力吧,如果要分解,用平行四边形分解也行。9 m- `5 z3 p1 u  J  \$ L# O5 y2 S
这个斜面是否会产生移动,还是沿斜面的分力作用的结果,今天重新分析一下

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发表于 2013-3-7 09:53:31 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
tangcarlos3d 发表于 2013-3-6 19:58 static/image/common/back.gif' a) Q0 e, n& ]  W6 E
不是对F1进行分解。而是它作用在斜块上的产生的反力进行分解:一个分力垂直斜面,另一个分力是平行斜面。 ...

$ q- V! C9 w2 Y6 Y. e这里有一个概念需弄清楚,物体在力的作用下向前运动,而反作用力是向后,前进的动力是作用力,而不是反作用力,你对反作用力进行分解,一个垂直斜面,一个平行斜面向上,但这个向上的反作用力的分力,是不能使斜铁向上的。作用力的两个分力分别是与斜面垂直和与斜面平行向下的,这才是斜铁移动的动力。5 c+ N5 M/ }& A$ }: \9 V. p
再说一遍,F1是分解不出向上的力的,反作用力不是物体运动的动力。

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发表于 2013-3-7 13:58:22 | 显示全部楼层 来自: 中国安徽宣城
不计摩擦,不计重力的话,应该是不动的吧。

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发表于 2013-3-7 15:45:25 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南京
本帖最后由 Kkllzz 于 2013-3-7 16:36 编辑
  Y7 u/ t' A  G4 D0 _
- V2 ^+ k) K) }0 r% d 1.jpg
7 Z- n2 S8 v, \9 k8 r- i
5 }- q/ E5 j2 C不考虑摩擦力  按道理  平衡条件是G×A=F×B' U' V4 ~: V) l. h9 v, a. d
9 g1 h, y9 b4 ~( t  D
三角形的重心 和α有关
( U9 Y( M; `8 m; O6 I" |5 l其中架设直角靠墙边长度为L  
0 `5 x9 F2 J) K$ T# U则A=L×(1+tg α-1/cosα)/2
  ~2 t9 ~) a5 d$ a
3 q5 k/ {& D0 C6 m- i( M

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发表于 2013-3-8 08:58:42 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
本帖最后由 gaoyns 于 2013-3-8 09:05 编辑
5 X2 y- h  _* [) {
9 T+ W9 K& D2 _- `- L楼上的力矩计算式是对的。如果达到力和力矩平衡需进行两个方程计算:% b9 K$ }" V+ ]
1  对Y轴方向的力平衡方程:N+G=0      式中G为重力(应为已知);N为摩擦力,N=f F        f为摩擦系数,F为正压力(楼上图中F)。
& r: X- `9 K# J& a2  对斜铁下顶点的力矩平衡方程(按楼上图):GA+FB=0
- a) _7 K" z; K9 h这样就可求出使斜铁处于平衡状态的F力的大小。) j4 G5 P* f" W
进而可分析当F力增大或减小时,斜铁所处的状态。

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发表于 2013-5-26 18:27:20 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
Kkllzz 发表于 2013-3-7 15:45 static/image/common/back.gif7 m* M* {( N- _5 N: S
不考虑摩擦力  按道理  平衡条件是G×A=F×B
; r/ x% i: b8 N& Z* b; Z+ P3 e7 p; w+ \  e
三角形的重心 和α有关
) E+ R9 R+ X7 W$ F6 u% a. @$ h  s
同意,当F>G*A/B时,物体上移,当<时,向下运动。

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发表于 2013-5-27 21:28:37 | 显示全部楼层 来自: 中国北京
本帖最后由 hux0730 于 2013-5-27 21:31 编辑 . N( E+ h1 J1 F3 a+ ^

0 e$ H! B1 e. r# x* r这么快就讨论结束了。
: g' Z% p" G) @8 I我认为要考虑F1的来源问题,这样一个水平力可以理解为一个弹簧在这点处变形引起的,而不会是由于两个物体接触引起的。
4 n6 S/ [* Q1 q& f( e. `; ?如果由于物体接触引起的话,那么就不应该这么画。
2 N3 b: P1 k; K) _& l" P5 x8 g
6 x$ h6 F/ q2 h- u在分析刚体受力时,应当先分析主动力,像摩擦力、支反力等都属于被动力,其方向和大小都随主动力的变化而变化3 |* C5 ~4 D9 ^: e$ U2 F
1 E4 j0 L$ l5 V
所以,楼主的问题,如果墙面没有摩擦(忽略重力),斜铁不会向上运动。
5 p7 @; w7 R- E9 T( L这种平面受力问题,有什么三力汇交、合力及合力矩为零之类的原理,具体参看理论力学。

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发表于 2013-5-29 21:29:33 | 显示全部楼层 来自: 中国北京
后来我想了下,这个受力分析如果不考虑重力的话,将受力图逆时针旋转90°之后来看。刚好将物体实际受到的重力想象为主动力F,如果没有摩擦,这个物体在水平面不会有运动的趋势。
3 Z: O* \- X+ ^- J6 Q这个解释比较生动形象吧。

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