叠加原理

本文解释了什么是叠加原理以及何时可以应用它。此外,您将能够看到几个叠加原理的应用示例。

叠加原理是什么?

在物理学中,叠加原理是一种允许将线性问题分解为两个或多个更简单的子问题的原理,使得这些子问题的叠加或求和产生原始问题。

更准确地说,叠加原理说“动作之和的效果是每个动作的每个效果的总和”。

叠加原理在物理学中非常有用,因为它可以让你将一个困难的问题分解为几个更容易解决的问题。因此,叠加原理有助于解决问题,或者也可以分别分析问题的不同部分。

叠加原理的例子

考虑到叠加原理的定义,下面给出了该定理的几个应用示例,以更好地理解该概念。

重叠的力量

在动力学中,叠加原理使得单独评估每个力的影响成为可能,因为借助叠加原理,我们可以将作用在物体上的所有力分解为力的总和。

力的叠加原理

如上图所示,如果作用在物体上的力是线性的,则可以单独分析每个力产生的效果,总结果将等于每个力产生的效果的总和。

引力场叠加

叠加原理也可以应用到引力场中,这样每个点质量的引力场之和就给出了总引力场。

引力场叠加原理.png

因此,在上面的练习中,作用在质量 1 上的合引力是每个质量对质量 1 施加的引力的矢量和。

\vv{F_{1T}}=\vv{F_{12}}+\vv{F_{13}}+\vv{F_{14}}

电场叠加

在电磁学中,也可以使用叠加原理,因为电场遵循叠加原理。因此,某一点处产生的所有电场的矢量和就是总电场。

\vv{E_T}=\vv{E_1}+\vv{E_2}+\vv{E_3}+\dots +\vv{E_N}

请记住,引起每个电场的电力可能有不同的符号;根据电荷的符号,力将是吸引力或排斥力。

材料阻力中的载荷叠加

叠加原理也可以用在材料强度上。因此,可以单独研究每个结构荷载产生的效应,梁将经历的总效应将是所有效应的总和。

结构荷载叠加原理

请记住,只有当问题是线性的,即所有施加的载荷都是线性的,并且材料的行为也是线性的时,才可以使用叠加原理。

什么时候可以应用叠加原理?

最后,我们将看到什么时候可以使用叠加原理,什么时候不能使用叠加原理,因为它不能用于任何类型的问题。

叠加原理仅适用于线性问题。也就是说,要使用叠加原理,问题的所有条件必须是线性的(或常数),但不能有二次、指数等。函数.函数.

如果您查看本文中提供的所有示例,您会发现所有分析的力或载荷都是线性的。这就是为什么可以应用叠加原理。

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