水平线上的绳子为什么拉不直

一年一度的秋季运动会又开始了。

这天，小小所在的班级“倾巢出动”，为班上的几名“大力士”加油，因为他们正在参加拔河比赛，当大家正起劲儿地喊“加油”时，绳子突然断了，几个同学倒在地上，前俯后仰，大家咯吱咯吱笑起来。

运动会过后好多天，同学们还拿这件事说笑，有同学问老师：“老师，为什么绳子会断呢？”

“因为受力超过绳子的负荷了，而其实处在同一水平线上的绳子是拉不直的。”老师说。

“这是为什么呢？”

这里，对于同学们的疑问，其实是因为绳子有重力，如果就水平方向受力，没有向上的力，是不可能直的，所以不直。

此处，我们要谈及物理上的重要知识——力的分解，力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则：把一个已知力作为平行四边形的对角线，那么与已知力共点的平行四边形的两条邻边就表示已知力的两个分力。然而，如果没有其他限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形。

为此，在分解某个力时，常可采用以下两种方式：

第一种是按照力产生的实际效果进行分解——先根据力的实际作用效果确定分力的方向，再根据平行四边形定则求出分力的大小。第二种是根据“正交分解法”进行分解——先合理选定直角坐标系，再将已知力投影到坐标轴上求出它的两个分量。

关于第二种分解方法，这里我们重点讲一下按实际效果分解力的几类典型问题：放在水平面上的物体所受斜向上拉力的分解，将物体放在弹簧台秤上，注意弹簧台秤的示数，然后作用一个水平拉力，再使拉力的方向从水平方向缓慢地向上偏转，台秤示数逐渐变小，说明拉力除有水平向前拉物体的效果外，还有竖直向上提物体的效果。所以，可将斜向上的拉力沿水平向前和竖直向上两个方向分解。斜面上物体重力的分解所示，在斜面上铺上一层海绵，放上一个圆柱形重物，可以观察到重物下滚的同时，还能使海绵形变有压力作用，从而说明为什么将重力分解成F1和F2这样两个分力。

研究对象受多个力，对其进行分析，有多种办法，正交分解法不失为一好办法，虽然对较简单题用它显得烦琐一些，但对初学者，一会儿这方法，一会儿那方法，不如都用正交分解法，可对付一大片力学题，以后熟练些了，自然别的方法也就会了。

正交分解法，物体受到多个力作用时求其合力，可将各个力沿两个相互垂直的方向执行正交分解，然后再分别沿这两个方向求出合力。正交分解法是处理多个力作用问题的基本方法，值得注意的是，对方向选择时，尽可能使落在轴上的力多，被分解的力尽可能是已知力。步骤为：

（1）正确选择直角坐标系，一般选共点力的作用点为原点，水平方向或物体运动的加速度方向为X轴，使尽量多的力在坐标轴上。

（2）正交分解各力，即分别将各力投影在坐标轴上，分别求出坐标轴上各力投影的合力。

物理知识小链接

有力的分解，就有受力分析，受力分析是将研究对象看作一个孤立的物体并分析它所受各外力特性的方法。求物体内部的某个构件的受力大小，更须将构件拆开。