水平線上的繩子為什么拉不直

一年一度的秋季運(yùn)動(dòng)會(huì)又開始了。

這天，小小所在的班級(jí)“傾巢出動(dòng)”，為班上的幾名“大力士”加油，因?yàn)樗麄冋趨⒓影魏颖荣悾?dāng)大家正起勁兒地喊“加油”時(shí)，繩子突然斷了，幾個(gè)同學(xué)倒在地上，前俯后仰，大家咯吱咯吱笑起來。

運(yùn)動(dòng)會(huì)過后好多天，同學(xué)們還拿這件事說笑，有同學(xué)問老師：“老師，為什么繩子會(huì)斷呢？”

“因?yàn)槭芰Τ^繩子的負(fù)荷了，而其實(shí)處在同一水平線上的繩子是拉不直的。”老師說。

“這是為什么呢？”

這里，對(duì)于同學(xué)們的疑問，其實(shí)是因?yàn)槔K子有重力，如果就水平方向受力，沒有向上的力，是不可能直的，所以不直。

此處，我們要談及物理上的重要知識(shí)——力的分解，力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵循平行四邊形定則：把一個(gè)已知力作為平行四邊形的對(duì)角線，那么與已知力共點(diǎn)的平行四邊形的兩條鄰邊就表示已知力的兩個(gè)分力。然而，如果沒有其他限制，對(duì)于同一條對(duì)角線，可以作出無(wú)數(shù)個(gè)不同的平行四邊形。

為此，在分解某個(gè)力時(shí)，常可采用以下兩種方式：

第一種是按照力產(chǎn)生的實(shí)際效果進(jìn)行分解——先根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定分力的方向，再根據(jù)平行四邊形定則求出分力的大小。第二種是根據(jù)“正交分解法”進(jìn)行分解——先合理選定直角坐標(biāo)系，再將已知力投影到坐標(biāo)軸上求出它的兩個(gè)分量。

關(guān)于第二種分解方法，這里我們重點(diǎn)講一下按實(shí)際效果分解力的幾類典型問題：放在水平面上的物體所受斜向上拉力的分解，將物體放在彈簧臺(tái)秤上，注意彈簧臺(tái)秤的示數(shù)，然后作用一個(gè)水平拉力，再使拉力的方向從水平方向緩慢地向上偏轉(zhuǎn)，臺(tái)秤示數(shù)逐漸變小，說明拉力除有水平向前拉物體的效果外，還有豎直向上提物體的效果。所以，可將斜向上的拉力沿水平向前和豎直向上兩個(gè)方向分解。斜面上物體重力的分解所示，在斜面上鋪上一層海綿，放上一個(gè)圓柱形重物，可以觀察到重物下滾的同時(shí)，還能使海綿形變有壓力作用，從而說明為什么將重力分解成F1和F2這樣兩個(gè)分力。

研究對(duì)象受多個(gè)力，對(duì)其進(jìn)行分析，有多種辦法，正交分解法不失為一好辦法，雖然對(duì)較簡(jiǎn)單題用它顯得煩瑣一些，但對(duì)初學(xué)者，一會(huì)兒這方法，一會(huì)兒那方法，不如都用正交分解法，可對(duì)付一大片力學(xué)題，以后熟練些了，自然別的方法也就會(huì)了。

正交分解法，物體受到多個(gè)力作用時(shí)求其合力，可將各個(gè)力沿兩個(gè)相互垂直的方向執(zhí)行正交分解，然后再分別沿這兩個(gè)方向求出合力。正交分解法是處理多個(gè)力作用問題的基本方法，值得注意的是，對(duì)方向選擇時(shí)，盡可能使落在軸上的力多，被分解的力盡可能是已知力。步驟為：

（1）正確選擇直角坐標(biāo)系，一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，水平方向或物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向?yàn)閄軸，使盡量多的力在坐標(biāo)軸上。

（2）正交分解各力，即分別將各力投影在坐標(biāo)軸上，分別求出坐標(biāo)軸上各力投影的合力。

物理知識(shí)小鏈接

有力的分解，就有受力分析，受力分析是將研究對(duì)象看作一個(gè)孤立的物體并分析它所受各外力特性的方法。求物體內(nèi)部的某個(gè)構(gòu)件的受力大小，更須將構(gòu)件拆開。