Question

10．如圖所示，在同一平面內(nèi)有三個共點力，它們之間的夾角都是120°，大小分別為F₁=20N，F(xiàn)₂=30N，F(xiàn)₃=40N，求這三個力的合力F．

Answer 1

分析 建立直角坐標系，運用正交分解法，先分解再合成，求解三個力的合力．

解答 解：建立如圖所示的坐標系，采用正交分解法，將三個共點力F₁、F₂、F₃分別投影到坐標軸上進行合成和分解，則
 F_1x=-F₁sin 30°=-10 N
 F_1y=-F₁ cos 30°=-10$\sqrt{3}$N
 F_2x=-F₂ sin 30°=-15$\sqrt{3}$N
 F_2y=F₂ cos 30°=15 N
因此 F_x=F₃-F_1x-F_2x=15 N
     F_y=F_ly+F_2y=5$\sqrt{3}$N
那么三個力的合力大�。篎=$\sqrt{{F_x}^2+F{\;}_y{\;}^2}$=$\sqrt{{{15}^2}+{{（5\sqrt{3}）}^2}}$N=10$\sqrt{3}$N
F與y軸的夾角為：α=arctan$\frac{{F{\;}_x}}{{F{\;}_y}}$=arctan$\frac{{5\sqrt{3}}}{15}$=30°
答：這三個力的合力F大小是10$\sqrt{3}$N．方向與y軸的夾角為30°．

點評 正交分解法是求合力常用的方法，基本思路是先分解再合成．也可以先根據(jù)：三個大小相等，夾角互為120°的三個力的合力為零，采用等效的方法研究．三個力F₁=20N，F(xiàn)₂=30N，F(xiàn)₃=40N，每兩個力之間的夾角都是120°，它們的合力相當于F₂=10N，F(xiàn)₃=20N，夾角為120°兩個力的合力．