力的可传性及适用条件

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力的可传性原理是静力学中一个很重要的概念，它具体表述为：作用在刚体上的力，其作用点可以沿其作用线移动，而不会改变其对刚体的作用效应。

简单的一句话中有几个值得注意的知识点：

01、适用对象是“刚体”

首先回顾一下刚体的概念：刚体 (Rigid body)，是指在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体；是力学中的一个科学抽象概念，即理想模型。事实上任何物体受到外力，不可能不改变形状。实际物体都不是真正的刚体，若物体本身的变化不影响整个运动过程，为使被研究的问题简化，可将该物体当作刚体来处理而忽略物体的体积和形状，这样所得结果仍与实际情况相符合。

力的可传性原理只适用于刚体，不适用于可变形体。如下图所示，一对大小相等、方向相反的力作用在一个刚性杆上（即刚体受压），刚体是平衡的。

根据力的可传性原理，可将F1 从A 点移到B 点，将F2 从B 点移到A 点，此时刚体由受压变为受拉，但刚体仍然保持平衡，原力对该刚体的作用效应不会改变。

但是如果是可变形体那么力的可传性原理就不适用了，如橡皮檫在受压和受拉的情况下，力的作用效果明显是不同的。

02、沿其“作用线”滑移

力的可传性原理所适用的力的滑移方向，一定是沿着原力作用线的方向。

以生活中的“跷跷板”为例，力F 原先产生逆时针转动的效果，如果没有沿着力的作用线滑移，而是沿着跷跷板的方向移到另一侧，则会产生顺时针转动的效果，这时力对该刚体的作用效应明显发生了改变。实际上力如果没有沿着作用线的方向平移，这时还会产生附加力偶，这也是上述跷跷板转动效应发生改变的原因。

在掌握了以上知识点后，我们来看一道例题，如下图所示，刚体1、2组成的刚体系受到一个外力F的作用，1、2之间保持相对静止，那么刚体1、2之间的相互作用力大小是否等于F 呢？

有的同学可能一看到这题会不假思索的直接运用利用力的可传性原理做出判断：

看上去挺有道理，即是刚体，也满足沿作用线移动。那么实际上 1、2之间的相互作用力真的就等于F 吗，我们来计算验证一下：

注：图片中“牛二”指牛顿第二定律

计算结果显示答案是否定的。为何这里力的可传性原理不再适用了呢？原因就在于1、2是两个刚体，力的可传性是要在1个刚体内，刚体1、2之间相互作用力的研究范畴已经不属性“一个”刚体内了，这也是除了判断“是否是刚体”和“是否沿力的作用线滑移外”两点之外容易混淆的一个点，在实际运用的时候要特别注意。

通过以上的讲述，我们可以总结出在实际运用中判断力的可传性原理是否适用，需要满足以下条件：

• 所研究对象为刚体，或者在该场景下能等效为刚体；
• 力的滑移方向必须是沿着原力的作用线方向；
• 研究对象是一个刚体。
  
  

来源：力学趣话微信公众号