力的合成

用平行四边形法则(余弦定理)计算两共点力 P、Q 在夹角 α 下的合力大小与方向。

输入参数

计算公式

R = √(P² + Q² + 2PQ cosα);β = atan(Q·sinα/(P + Q cosα))
F₁F₂R
力的合成 示意图

基础知识

力的合成将多个共点力用一个合力替代,是研究受力的最基本运算。

用平行四边形(或多边形)法则:合力大小 $R=\sqrt{F_1^2+F_2^2+2F_1F_2\cos\theta}$(两力夹角 $\theta$)。正交分解后分别求和更简便。

历史沿革

力的平行四边形法则由 Stevin(1586)与牛顿力学确立。

工程应用

用于桁架、绳索、斜面与机构的受力分析。

术语表

合力 $R$等效替代多个力的单个力。
平行四边形法则两力为邻边作平行四边形取对角线。
正交分解将力投影到坐标轴分别合成。

使用方法

  1. 在「输入参数」区填写 力 P、力 Q、夹角 α(注意输入框标注的单位)。
  2. 点击「计算」按钮,工具依据上方公式进行运算。
  3. 在结果区查看 合力 R、方向角 β。
公式说明力的合成(夹角 θ):合力 R = √(F₁² + F₂² + 2·F₁·F₂·cosθ);方向 tanφ = F₂·sinθ / (F₁ + F₂·cosθ)。

公式解读 · 例题 · 知识点

公式解读

两共点力合力大小 $R=\sqrt{P^2+Q^2+2PQ\cos\alpha}$,方向 $\beta=\arctan(Q\sin\alpha/(P+Q\cos\alpha))$。

例题

P=100, Q=80, α=60° → R≈148.4 N, β≈26.3°。

知识点

  • 合力是分力的矢量(几何)和。
  • 夹角越大合力越接近分力之差。
  • 工程常用多边形/解析法求多力合力。

参数说明

输入参数 Inputs

参数 Parameter符号 Symbol单位 Unit默认 Default
力 P (N)PN100
力 Q (N)QN80
夹角 α (°)alpha°60

输出结果 Outputs

结果 Result符号 Symbol单位 Unit
合力 RRN
方向角 βbeta°

应用场景

  • 简支梁/悬臂梁支座反力
  • 结构受力平衡分析
  • 弯矩与剪力分布校核

常见问题

这个工具使用什么公式?
本工具依据 ISO / AGMA / ASME 等标准公式 进行计算:R = √(P² + Q² + 2PQ cosα);β = atan(Q·sinα/(P + Q cosα))
计算结果有多精确?
结果与输入精度一致,基于国际单位制(SI)与通用工程近似;关键工况建议结合安全系数复核。
常用于哪些场景?
简支梁/悬臂梁支座反力