互成角度的两个共点力的合力,可以用表示这两个力的有向线段 作邻边画成的平行四边形的对角线表示。这就是力的平行四边形定则。

不但是力,所有矢量(如位移、速度和加速度等)的合成也都遵循平行四边形定则。平行四边形定则也是矢量加减运算的定则。

如果我们在做实验时,保持两根细绳上所挂的钩码数不变,而改变滑轮位置,使两根细绳间的夹角变小,我们就会发现橡皮绳将伸得更长,说明两根细绳拉力的合力增大[图 4—33(a)]。相反,如果增大两绳间的夹

角,橡皮绳的伸长量就会减小,说明两根细绳拉力的合力减小[图 4— 33(b)]。这就表明在分力 F1 和 F2 的大小不变时,它们的合力 F 的大小跟两

个分力之间的夹角θ的大小有关:夹角减小,合力变大;夹角增大,合力

变小。

当两个分力在同一直线上,方向相同,即它们的夹角θ=0°时,合力的大小等于两个分力大小之和,合力的方向和两个分力方向相同[图 4— 34(a)]。当两个分力在同一直线上,方向相反,即它们的夹角θ=180°时,

合力的大小等于两个分力大小之差,合力的方向和分力中数值大的那个分力的方向相同[图 4—34(b)];如果这两个分力的大小 F1=F2,那么合力

F=0。

当两个分力 F1 和 F2 之间的夹角θ=90°,那么用表示分力 F1 和 F2 的有

向线段所作出的平行四边形就成为一个矩形(图 4—35),合力 F 的大小和方向,可以用以下的式子来计算和表示:

F2 = F2 + F2, tgα = F2 。

1 2

1

有两条拖轮牵引一艘驳船,它们的牵引力分别是 F1=3000 牛,F2=2000 牛,牵绳之间的夹角θ=40°。假如只用一条拖轮来牵引,而产生的效果跟原来的相同,试用作图法求出这条拖轮的牵引力 F 的大小和方向。

解这一条拖轮的牵引力,实际上就是原来两条拖轮牵引力的合力。选定 1 厘米长的线段代表 1000 牛,以 O 点为作用点,以 2 厘米长的线段 OB 和 3 厘米长的线段 OA 分别表示拉力 F2 和 F1,并使它们的夹角θ=40°。

以 F1 和 F2 为相邻的两个边作平行四边形,然后从 O 点作平行四边形的对角线 OC,OC 即为代表合力 F 的有向线段(图 4—36)。量得对角线 OC 的长为

  1. 厘米,用量角器量得 F 与 F1 的夹角为 16°。所以,F1 和 F2 的合力 F,

也就是这一条拖轮的牵引力,它的大小等于 4700 牛,方向与拉力 F1 所成夹角等于 16°。