牛頓運動定律與力
自由體圖(free-body diagram)
自由體圖是一張簡單的圖,只畫出作用在「單一物體」上的所有力,其他什麼都不畫。你把物體畫成一個點或一個方塊,再為每一個推力或拉力畫一支箭頭,指向該力作用的方向。它是你在解任何受力問題之前所畫的地圖。畫面:把周遭的場景全部拿掉,只看那一個物體,以及拉扯它的箭頭。
在自由體圖中,你把單一物體孤立出來,把作用在它身上的每一個外力用一支箭頭(向量)表示,箭頭方向就是力的方向,長度則暗示力的大小。典型的箭頭有:向下的重力、垂直於表面的正向力、沿繩方向的張力、沿表面的摩擦力,以及任何施加的推力。接著你選定座標軸,把箭頭分解成分量再相加,求出淨力,這正好接上 F_net = m a。
幾乎每一個力學問題,只要畫出正確的自由體圖就變得可解;而幾乎每一個錯誤答案,都可追溯到少畫或多畫了某個力。只畫作用「在」該物體上、由其他物體施加的力,絕不要畫該物體施加在別的東西上的力,也絕不要畫憑空捏造的力。
對於桌上靜止的一本書,它的自由體圖恰好有兩支箭頭:往正下方拉的重力,與往正上方推的正向力,兩者長度相等。它們的和為零,所以書靜止不動。
正確的自由體圖畫出作用在物體上的每一個力,且不畫其他任何東西。
只畫作用在所選物體上的力。不要畫該物體施加在別的東西上的力(也就是它的第三定律力對),也不要把「運動」當成一種力畫上去。
又稱
另見