题目
在平面力系中,如果一个物体受到三个力的作用而处于平衡状态,这三个力必定满足什么条件? A. 三个力的方向相同B. 三个力的大小相等C. 三个力的作用线汇交于一点D. 三个力的方向互相垂直
在平面力系中,如果一个物体受到三个力的作用而处于平衡状态,这三个力必定满足什么条件?
- A. 三个力的方向相同
- B. 三个力的大小相等
- C. 三个力的作用线汇交于一点
- D. 三个力的方向互相垂直
题目解答
答案
C
解析
考查要点:本题主要考查平面力系中物体受三个力平衡时的条件,属于力学基础问题。
解题核心思路:
当物体受三个力作用而平衡时,根据平衡条件,三个力的矢量和必须为零。此时,三个力的作用线必须共点,即构成平面汇交力系。若三个力不共点,则无法满足平衡条件。
破题关键点:
- 平衡条件的本质是各力矢量和为零。
- 三个力的合力为零时,必然存在两个力的合力与第三个力等大反向,且作用线重合,因此三个力的作用线必须汇交于一点。
分析过程:
- 平衡条件:物体受三个力平衡时,满足 $\vec{F_1} + \vec{F_2} + \vec{F_3} = 0$。
- 矢量关系:可变形为 $\vec{F_3} = -(\vec{F_1} + \vec{F_2})$,即第三个力等于前两个力的合力反方向。
- 作用线共点:若前两个力的作用线不共点,则它们的合力作用线与第三个力的作用线无法重合,导致合力无法完全抵消,因此三个力必须共点才能平衡。
选项排除:
- A:方向相同无法平衡(矢量和不可能为零)。
- B:大小相等但方向不同可能无法平衡。
- D:方向垂直时矢量和一般不为零。
结论:只有选项 C(作用线汇交于一点)满足平衡条件。