网友提问:
木块运动受到的拉力和摩擦力不是共点力,为什么能二力平衡?
优质回答:
先说明,你的怀疑是有道理的。因为拉力和摩擦力确实不是共点力,因此它们不是一对平衡力;木块也不是二力平衡物体,实际上木块是多个力(力系)导致的平衡。
当两个力互相平衡时,需要满足什么条件?
作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
因此木块不是二力平衡构件。
当力系平衡时,需要满足什么条件呢?
在高中物理里面,我们的研究对象一般假设为质点,所以合力为零就平衡了。
在大学理论力学里面我们进一步发现,如果不是质点,那么力系平衡的条件:
①合力为零。(运动)
②合力矩为零。(转动)
回想一下高中的物理知识,质点这个模型,是没有大小和形状的,所以无所谓转动。
理解该问题原理,关键是掌握力矩这个概念。
上图中摩擦力f作用点大致在红色圆圈处,而不是在正中间,因此支持力也会左移,如上图所示。
上图中木块匀速直线运动,拉力F和摩擦力f不共线,但是大小相等,所以合力为零,但是形成一个附加的逆时针方向的力矩,M1=F*d1。其中,d1为二力之间的距离(力臂)。
同理。
重力G和支持力N不共线,但是大小相等,所以合力为零,但是形成一个附加的顺时针方向的力矩,M2=G*d2。其中,d2为二力之间的距离(力臂)。
上述一定满足M1=M2,即转动平衡。
综上所述,你现在应该明白了有形状和大小的物体,平衡条件:
上式即是平面一般力系平衡的充要条件。
木块的受力情况满足全部上述条件,因此是平衡力系。
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你根本没把高中物理研究透,高中物理,我们见到的运动的物体,它基本上都可以看成质点,明白吗,也就是我们忽略了他的大小,看成一个有质量无体积的点,也就是一种理想化模型,所以这时候作用在它上面的所有力都是共点力,如果你不这样研究,就没法做题了。再说了,你本身问的也有问题,拉力的方向和物块运动状态你也没说,怎么就能说拉力与摩擦力二力平衡呢。我们高中阶段的学习都是为了做题,很少是解决实际问题,明白吗?你比如我们高中研究的电容器都是平行板电容器,现实电路板上的电容器,你给我找一个平行板电容器出来,没有,我们要清楚我们所处阶段和我们学习的目的,不能盲目较真。
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不是二力平衡,而是多力平衡(重力,支撑力),只是研究的时候简化为质点,所以仅考虑拉力和摩擦力二力平衡。
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因为在力学问题中,木块被作为质点,具有质量但是没有体积,此时两个力均作用于这个质点上,因此共点力。
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再上高一去