Question

高一物理力的分解

如图所示，质量为的物体在恒力的作用下，沿着竖直平整的墙壁向下做匀速直线运动，已知恒力与竖直方向的夹角为Θ，对物体进行力的分解。

左边是题目原图，右边是自己画的里的分解的图，
有一个不明白的地方就是，将力F进行里的分解后，竖直向上的分力大小为什么不等于摩擦力呢？

如果力F不作用于物体，那么物体将做自由落体运动，不受摩擦力的作用。所以此时摩擦力大小应该等于力F的竖直向上分力的大小啊，物体匀速运动受力平衡，那么摩擦力等于重力，也就是说力F竖直向上的分力应该等于重力啊，但是答案上摩擦力+竖直向上的分力等于重力，也就是说力F的竖直向上的分力不是摩擦力，为什么啊，一直不懂这个地方，希望高人详解，感激不尽！
图自己画的不太好，看个意思吧！

Answer 1

根据力F的产生的实际效果，F分解为竖直向上分力F1和水平向左分力F2，F2使物体与竖直的墙壁相互挤压而产生摩擦力f,f阻碍物体向下滑动，f方向向上与F1方向相同，二者合力与物体重力大小相等、方向相反，因而物体向下做匀速直线运动。每一个力都不会因为其他力的存在而受影响，F1不会因为有了f而消失，相反，f也不会因为F1的存在而受影响，f的大小取决于f=μFn，压力Fn即本题的分力F2.受力分析不能漏力，也不能添力，受力分析图中合理与分力不能同时画。上面受力分析图中，可以不画F，而竖直向上方向还要画上摩擦力f.

Answer 2

摩擦力是由于1)接触 2)有相对压力 3)相对运动或相对运动趋势 这三点而产生的力,是物体间的相对作用力.本题中的F属于外力,跟摩擦力不是同一概念.摩擦力平行于相对作用表面,但是外力就可以沿任何方向了.

本题中物体受到三个力:重力,外力F和摩擦力.由于这里摩擦力竖直向上(因为墙壁是竖直的),重力竖直向下,所以都不需要再分解,只有F需要分解.这样将F分解到水平和竖直两个方向后(注意这里的两个分力跟重力及摩擦力没有一点关系:我们只是用两个分力来代替了原来的力F,所以你可以将整个系统看成物体现在受4个力:重力,摩擦力,分力1,分力2),由于物体处于平衡状态(匀速直线运动),因此在水平和竖直方向都受力平衡.
水平方向:F向墙内的分力等于墙对物体向墙外的支持力
竖直方向:向下的重力等于向上的摩擦力与F向上的分力之和

-----------------------------------对于受力分解理解到这里就行了的分割线------------------------------------

当然,由于物体与墙壁有相对运动,因此这里的摩擦力就属于滑动摩擦力了.可以运用滑动摩擦力的公式f=μN.而且我们是知道N的:它是墙壁对物体的支持力,而由上面的受力分析我们知道:它就等于F向墙内的分力(受力平衡),即FsinΘ!因此其实这里F,μ,Θ是要满足一定条件的.
转化为方程:
竖直方向:mg=μN+FcosΘ
水平方向:N=FsinΘ
联立得mg==μFsinΘ+FcosΘ
这就是它们需满足的条件.

以上是滑动摩擦力的方程组.当然,如果是静摩擦力,大小就不等于μN了.例如本题若增大F,物体与墙壁相对静止了,但是它们之间仍有相对运动的趋势(即:撤去F后他们会相对运动),则此时物体与墙壁间存在静摩擦力.静摩擦力的大小是可以变化的.由于静止也是平衡状态,因此仍可以进行受力分解:水平与竖直方向都受力平衡.只不过就不满足f=μN了.

Answer 3

摩擦力不是凭空产生的。
以前学摩擦力的时候不是有个公式：f=μN。
这道题中F有个向左的分力，这个力压在了墙上，又因为墙面不是光滑的，所以有了摩擦力。摩擦力的大小和F有关，但是性质上和F无关，它只和物体与接触面有关。摩擦力的方向与运动方向有关。绝大多数情况下可以看作与运动方向相反。
至于你说自由落体情况下，物体与墙面虽然有接触，但是没有产生压力，所以就没有摩擦力。

Answer 4

•      本题关键是匀速，则竖直方向平衡：

1.       重力 向下

2.       摩擦力，由于物体相对墙体往下走，向上

3.       F的分力，有竖直向上部分

    所 以，

            摩擦力+竖直向上的分力等于重力。

至于你的疑问，要清楚，f=N乘动摩擦因数，只与弹力有关（即F在水平方向的分力）。

Answer 5

因为匀速下降 所以应该水平，竖直受力平衡 而给了外力后有f=u Fn 所以存在摩擦力 正交分解后 水平分力等于向外的压力 竖直由于向下运动 所以 摩擦力+竖直向上的分力等于重力