FHSST 物理/力學/力的平衡

力的平衡

本章開頭提到，合力會導致物體加速。如果一個物體靜止或以恆定速度運動，那麼

• 物體上沒有作用力，或者
• 作用在物體上的力完全平衡。

合力會導致靜止物體開始運動，或者導致以一定速度運動的物體加速、減速或改變方向，從而導致物體的速度發生變化。

換句話說，對於靜止物體或以恆定速度運動的物體，作用在物體上的合力為零。據說該物體處於平衡狀態。

如果合力作用在物體上，則可以透過施加一個與該合力完全平衡的附加力來使該物體處於平衡狀態。這種力被稱為平衡力，其大小與作用在物體上的原始合力相等，方向相反。

Definition: The equilibrant of any number of forces is the single force required to produce equilibrium.

作為一個平衡物體示例，考慮一個被兩根繩子以以下排列方式固定住的物體

讓我們為該物體繪製一個力圖。在力圖中，物體被繪製為一個點，所有作用在物體上的力都從該點開始，以正確的方向繪製。在本例中，有三個力作用在物體上。

每根繩子都以遠離物體方向的繩索方向對物體施加一個力。

由於物體有質量，因此它被吸引向地球中心。該重量在力圖中表示為 ${\overrightarrow {W}}$.

由於物體是靜止的，作用在物體上的合力為零。換句話說，尾部相連的三個力向量形成了一個封閉的三角形

[一般來說，當尾部相連時，作用在平衡物體上的力會形成一個封閉的圖形，最後一個向量的頭部與第一個向量的尾部相連。當只有三個力作用在物體上時，這個封閉圖形是一個三角形。這導致了三個力平衡的三角形定律

三個力平衡的三角形定律：三個處於平衡狀態的力可以在大小和方向上用三角形的三條邊表示，按順序取。