平衡力与相互作用力的区别?
这个问题很好。我们首先来认识一下这两个概念,然后再来看看这两个概念的区别——其实也不难发现。 前面说了,作用力(冲量)是矢量,具有方向性;而平衡力是个标量,没有方向性。
举个例子就明白了:假设一个物体受到两个力的作用,其冲量为J1和J2,如果把它平移到坐标系的原点,那么根据冲量的定义,其总冲量应该为零,即有
如果把这个物体平移到另一个位置,则有
也就是说,这个物体所受的平衡力和它的初始状态有关。但如果对其作用的时间进行积累,则必然会有非零的冲量之和。换句话说,时间对于平衡态的存在是十分重要的。当然时间的一维性也使得我们无法在同一个问题中讨论两个以上平衡态的问题。 下面我们来具体看看平衡力和相互作用力的区别。还是把上面那个物体再放大一点,使其受力如图所示。这时根据上面的分析就有
其中F1、F2为相互作用力,M为系统质量。这就是说,不论我们把系统如何移动,总是有
显然,当且仅当两力等大反向时,上式才能成立。此时系统处于完全平衡态。 而当两力不等大反向时,无论我们把系统搬到何处,总有
可见,不平衡态是普遍存在的。因此作用力与反作用力一定大小相等方向相反的说法是不正确的。事实上,只要不是相互作用的共线对称情况,上述结论就一定成立。而共线对称情况下作用力与反作用力的大小不一定相等。
当然,如果我们对题目加以改动,使得其中一个力对系统的作用时间内移了一个单位,则上述讨论全部失效。这时我们就需要重新考虑系统的行为。