В этой статье объясняется, что такое конкурирующие силы и что такое система конкурирующих сил. Вы также найдете примеры конкурирующих сил, различия с другими типами сил и способы расчета результирующей силы системы конкурирующих сил.
Что такое конкурирующие силы?
Конкурирующие силы — это две или более силы, направления которых пересекаются в одной точке. Таким образом, все силы, чьи протяженности пересекаются в одной точке, образуют систему конкурирующих сил .
Поэтому, когда к твердому телу прикладывают две или более силы с разных направлений, мы говорим, что имеем систему конкурирующих сил. И все эти силы можно заменить одной результирующей силой (как это сделать, мы увидим ниже).
Кроме того, когда конкурирующие силы находятся в одной плоскости, их называют совпадающими и копланарными силами . Обычно в физике мы обычно начинаем изучать этот тип сил, потому что, находясь в одной плоскости, для определения сил необходимы только два компонента.
Примеры конкурирующих сил
Что касается определения конкурирующих сил, ниже приведены два примера сил этого типа, чтобы полностью понять их значение.
Пример 1
В следующем примере вы можете увидеть две конкурирующие силы, поскольку их линии действия пересекаются в одной точке.
Поэтому не обязательно, чтобы силы касались друг друга, но достаточно, чтобы их продолжения пересекались, чтобы они были параллельными.
Пример 2
Вот еще один пример трех конкурирующих сил. Это тело, подвешенное к потолку, к которому приложены три разные силы. Итак, это пример конкурирующих сил, с которыми вы можете столкнуться в повседневной жизни.
Каждая веревка оказывает на тело силу, поддерживающую его, и все их направления совпадают в одной точке, так что это система конкурирующих сил.
Конкурирующие и неконкурирующие силы
Разница между конкурирующими и неконкурирующими силами заключается в том, совпадают ли их направления в одной и той же точке. Конкурирующие силы имеют направления, совпадающие в любой момент времени, тогда как направления неконкурирующих сил не имеют ничего общего.
В плане неконкурирующие силы — это все эти параллельные силы, это единственный раз, когда силы не конкурируют.
Кроме того, конкурирующие силы также отличаются от неконкурирующих сил по типу движения, которое они могут создавать. Конкурирующие силы вызывают поступательное движение (тело движется в одном направлении), а неконкурирующие силы могут вызывать поступательное и вращательное движение (тело вращается).
Система конкурирующих сил
Все силы, действующие в конкурирующей системе сил, могут быть заменены одной силой, называемой равнодействующей . Таким образом мы упрощаем систему сил и можем наглядно увидеть, куда будет двигаться тело при приложении всех сил.
Когда у нас есть система двух конкурирующих сил , мы должны использовать метод параллелограмма (или правило параллелограмма) для расчета результирующей силы. Этот метод состоит из:
- Сначала мы рисуем линию на конце одной силы, параллельную другой силе.
- Повторяем предыдущий шаг с другой силой.
- Результирующая сила представляет собой диагональ параллелограмма, идущую от общего начала сил к точке пересечения двух параллельных прямых.
Когда у нас есть система с тремя или более конкурирующими силами, для нахождения результирующей силы используется метод многоугольника . Этапы метода многоугольников:
- Располагайте каждую силу за другой так, чтобы начало одной силы совпадало с концом другой силы. Порядок, в котором мы размещаем силы, не имеет значения.
- Результирующая сила — это сила, полученная путем соединения начала первой силы с концом последней силы.
В действительности нахождение результирующей силы системы конкурирующих сил похоже на сложение всех сил.
Решаемое упражнение на конкурирующие силы
Наконец, мы предлагаем упражнение для завершения усвоения понятия конкурирующих сил. Посмотреть решение упражнения можно, нажав на раскрывающееся меню ниже.
- Найдите графически силу, возникающую в результате действия следующей системы конкурирующих сил:
Для определения результирующей силы системы необходимо использовать метод многоугольников, поскольку это система четырех конкурирующих сил. Итак, применив этот метод, мы получаем силу, которая заменяет все силы (отмечены красным):
