接下來,本人會探討一個較深入的概念,就是所謂的「合力」。
究竟什麼是「合力」呢?
舉個例:
「合力」是指「力的總和」,是指施加在該物體上的所有「力」的總數。
例如,上圖的「合力」就是 7 N+5 N= 12 N了
但是,以上的「合力」是線性的,處於同一水平之上,朝向同一方向。
萬一我們遇上不是線性的「合力」,應該怎樣解決呢?
以上例子中,牽涉1道7N以及1道5N的力,兩度力之間的夾角是30度,那麼「合力」究竟是多少呢?
千萬不要直接把 5 N+7 N = 12 N,這樣做是錯誤的。
我們要把上圖的「力」,想像為平衡四邊形:
上圖中的綠色線段是5N,紫色線段是7N(跟7N的線段平衡),而紅色線段就是我們要找的「合力」了。
使用cosine formula(餘弦定理) 計算:
公式中的c是紅色線段(x)N,a是紫色線段7N,b是綠色線段5N,角度是((360-60)/2)=150度(綠色線段與紫色線段之間的夾角):
x^2=7^2+5^2-2(7)(5)cos(150)
x=11.6 N
所以上圖的「合力」是11.6 N。
好了,現在做一條簡單的例子:
兩條同樣是(x)N的繩子把一件15N的重物懸掛在半空,設兩條繩的夾角是40度,試找出x的數值:
本人之前說過,要使到物體處於靜止狀態,其「淨力」必須等於0。
換言之,上圖中的紅色線段等於15N (要平衡重物的15N重量)。
而紅色線段的15N,是兩條(x)N繩子的「合力」。
所以:
由左邊繩子給予的「力」是: (x)cos(40/2) N
由右邊繩子給予的「力」同樣是: (x)cos(40/2) N
兩者的「合力」是: (x)cos(20)+(x)cos(20) N
(x)cos(20)+(x)cos(20)=15
(2x)cos(20)=15
x=7.98 N
因此x的數值是7.98 N。
下回本人會講解「力」、「質量」與「加速度」之間的關係。