힘의 합

이 글에서는 방향이 같은지, 방향이 같은지 여부에 관계없이 모든 유형의 힘이 어떻게 합쳐지는지 알아볼 것입니다. 힘의 합에 대한 예를 볼 수 있을 뿐만 아니라, 힘의 합에 대한 단계별 연습 문제를 풀어서 연습할 수도 있습니다.

힘의 합은 얼마인가?

힘 추가는 둘 이상의 힘이 결과 힘으로 대체되는 작업입니다. 두 힘의 합은 크기, 방향, 감각에 따라 달라집니다.

또한 두 개 이상의 힘이 단일 결과 힘으로 대체되므로 힘을 추가하면 시스템이 단순화됩니다. 이를 통해 우리는 힘이 가해지는 신체의 움직임이 향하는 방향에 대한 비전을 가질 수 있습니다.

힘을 합치는 방법

두 벡터 힘의 추가는 방향과 방향에 따라 다르게 수행됩니다. 다음으로, 각각의 경우에 두 개 이상의 힘이 어떻게 추가되는지 설명하겠습니다.

방향과 방향이 같은 힘의 합

예를 들어, 다음 두 힘은 방향과 방향이 동일하므로 이를 추가하려면 크기를 더하고 방향과 방향이 동일하지만 크기가 힘의 합인 힘을 나타내면 됩니다.

또한 이러한 유형의 두 가지 힘을 그래픽으로 추가하려면 한 힘을 차례로 배치하면 됩니다.

같은 방향이지만 다른 방향으로 작용하는 힘의 합

예를 들어, 다음 두 힘은 평행하기 때문에 방향은 같지만 방향이 반대입니다. 따라서 그 합으로 인한 힘은 더 큰 힘의 방향과 방향을 갖는 힘이 될 것이며 그 계수는 두 힘의 계수를 뺀 값이 될 것입니다.

방향과 방향이 다른 힘의 합

두 개의 경쟁 세력이 추가되는 다음 예를 살펴보십시오. 방향이 다르기 때문에 벡터 분해가 먼저 수행된 다음 동일한 축에 있는 구성 요소가 추가됩니다.

즉, 힘의 방향이 다른 경우 벡터의 구성 요소를 추가합니다. 힘의 경사각이 주어지면 사인과 코사인을 사용하여 벡터 분해를 찾을 수 있다는 점을 기억하십시오.

힘을 벡터로 분해할 수 있으면 수치적으로 추가할 수 있습니다. 그렇지 않으면 힘을 그래픽으로 추가해야 합니다 . 이를 위해 다음과 같이 구성된 평행사변형 방법 (또는 평행사변형 규칙)을 사용합니다.

1. 먼저, 한 힘의 끝에 다른 힘과 평행한 선을 그립니다.
2. 다른 힘으로 이전 단계를 반복합니다.
3. 합으로 인해 발생하는 힘은 힘의 공통 원점에서 두 평행선의 교차점까지 이어지는 평행사변형의 대각선입니다.

이 방법은 한 쌍의 힘을 추가하는 데 적합하지만 세 개 이상의 힘을 추가하려면 다음으로 구성된 다각형 방법을 사용하는 것이 좋습니다 .

1. 한 힘의 시작점이 다른 힘의 끝과 일치하도록 각 힘을 다른 힘 뒤에 배치합니다. 힘을 가하는 순서는 중요하지 않습니다.
2. 합의 결과는 첫 번째 힘의 시작 부분과 마지막 힘의 끝 부분을 결합하여 얻은 힘입니다.

힘의 합에 대한 해결 연습

연습 1

다음 두 가지 힘을 추가합니다.

이 경우 두 힘은 같은 방향과 방향을 가지므로 두 힘을 추가하려면 해당 모듈을 추가해야 하며 결과 힘은 두 힘과 같은 방향과 방향을 갖게 됩니다.

연습 2

다음 세 가지 힘을 추가합니다.

세 가지 힘은 모두 동일한 방향을 가지므로 결과적인 힘의 방향은 이러한 힘에 대해 동일합니다.

이 연습에서는 방향과 방향이 동일한 두 개의 힘이 있으므로 직접 추가할 수 있습니다. 반면에 방향은 같지만 방향이 다른 또 다른 힘이 있으므로 이 힘은 결과적인 힘에서 강도를 뺍니다.

또한 오른쪽으로 향하는 힘의 합이 왼쪽으로 향하는 힘의 값보다 크기 때문에 결과적인 힘은 오른쪽 방향을 가져야 합니다.

연습 3

다음 두 가지 힘을 수치적으로 추가합니다.

• 수평축을 기준으로 45°의 기울기를 갖는 10N의 힘.
• 수평축을 기준으로 60°의 기울기를 갖는 7N의 힘.

문제 설명은 힘의 방향이 서로 다르다는 것을 알려주므로 먼저 사인 및 코사인 공식을 사용하여 힘을 벡터적으로 분해해야 합니다.

이제 동일한 축에 해당하는 힘의 구성요소를 추가합니다.

따라서 결과적인 힘은 다음과 같습니다.

결과적인 힘의 계수를 계산할 수도 있습니다.

연습 4

다음 힘을 그래픽으로 추가합니다.

그래프의 모든 벡터 힘을 합산하려면 다각형 방법을 적용해야 합니다.