自由体图gydF4y2Ba

把一个系统的某一部分单独显示出来，表示作用在它上面的所有外力的图称为AgydF4y2Ba自由体图gydF4y2Ba,或者F.B.D.gydF4y2Ba

在分析力学问题中的力平衡时，自由体图是方便的思想指导工具。当物体相互作用时，fb.d可以显示这种相互作用对单个物体运动的影响。gydF4y2Ba

基本规则gydF4y2Ba

牛顿第三定律gydF4y2Ba是指导自由体图构造的重要规则。图中所画的每一个力都必须成对平衡。gydF4y2Ba

重要的是要从确定在fb.d中哪个物体的运动需要计算开始。例如，一个问题可以集中于计算一个板球被球拍击中的运动。在这种情况下，我们只需要考虑作用在球上的力，重力，以及板球拍作用在球上的力。我们可以忽略球对地球的拉力，也可以忽略球对桨的力。gydF4y2Ba

最容易分析的例子是受单一力作用的物体。没有任何阻碍它的加速度，它开始沿着力的方向运动。这就是自由落体物体的情况。gydF4y2Ba

牛顿的苹果gydF4y2Ba

当一个苹果从树枝上掉下来时，它会向下移动，最后落在地上。为什么苹果是向下移动的?为什么它不向上或其他方向?最明显的答案是地球的gydF4y2Ba重力gydF4y2Ba是一个合力。根据牛顿定律，苹果必须沿着合力的方向移动。这意味着一定有一个向下的合力作用在苹果上。gydF4y2Ba

为了画出苹果的游离体图，我们需要说明作用在它上面的所有力。如果空气阻力可以忽略不计，那么唯一的力就是重力。因此苹果的自由体图只会显示一个力，即重力，它等于gydF4y2Ba ${m_{\文本{苹果}}}\乘以g。gydF4y2Ba$

借助自由体图，我们可以很容易地求出苹果的合力，从而得到苹果的加速度。gydF4y2Ba
根据牛顿第二定律，我们有gydF4y2Ba
$f{\ \{对齐}开始文本{净}}& = m_文本{苹果}}{\ \ *现代文本{苹果}}{\ \ \ m_文本{苹果}}{\ \乘以g & = m_文本{苹果}}{\ \ *现代{苹果}}{\文本。结束\{对齐}gydF4y2Ba$
因此，苹果加速向地球gydF4y2Ba $现代{\文本{苹果}}= g。gydF4y2Ba$

法向力gydF4y2Ba,也叫gydF4y2Ba正常反应gydF4y2Ba，并表示为gydF4y2Ba $fngydF4y2Ba$，是表面作用在物体上的接触力。法向力总是垂直于接触面的作用。例如，如果一个盒子放在斜面上，斜面对盒子施加一个垂直于斜面角度的法向力，盒子和斜面都会受到来自对方的推力。接触的物体和表面总是对彼此有推力，这使它们不能相互融合。gydF4y2Ba

画一个放在桌子上的方块的自由体图。gydF4y2Ba

---

块的FBD如下图所示。这个表格是由大量的分子组成的，这些分子形成了一种网状结构。当木块被放在桌子的分子网上时，由于重力的作用，它想要向下把桌子上的分子分开。但当分子被化学键束缚时，它们会施加力来阻止合并。因此，该表在向上的方向上对块施加一个正常的反应，如图所示。gydF4y2Ba

画一张梯子靠在光滑的墙壁和粗糙的地面上的自由体图。gydF4y2Ba

---

在这种情况下，梯子靠墙放置。现在有两个联系人gydF4y2Ba
(i)梯子和墙gydF4y2Ba
梯子和地面gydF4y2Ba
当一个点与表面接触时，正常的反应是垂直于表面的。梯子的上端与墙接触。如图所示，梯子推墙，墙又推梯子。同样地，地面也会推动梯子的两端向上。为了保持杆的平衡，必须有向后方向的地面摩擦力，如图所示。gydF4y2Ba

质量块gydF4y2Ba $米gydF4y2Ba$以?的角度施加一个力使其静止不动gydF4y2Ba $\θgydF4y2Ba$与水平，如图所示。如果墙是光滑的，那么墙的正常反应是什么?gydF4y2Ba

---

画一个物体的FBD，显示作用在物体上的所有力:gydF4y2Ba

1)重力把它往下拉。gydF4y2Ba
2)施加的力可以分为水平方向和垂直方向。gydF4y2Ba
3)墙体施加一个正常的反应，将物体推离墙体。gydF4y2Ba

物体处于平衡状态，所以所有方向上的合力为零。gydF4y2Ba

对于水平方向gydF4y2Ba
$N = F\cos \theta。gydF4y2Ba$
为了达到竖直方向的平衡gydF4y2Ba
$mg = F\sin \ θ。gydF4y2Ba$
把这两个方程相除，我们得到gydF4y2Ba $\开始{对齐}\压裂{N} {{mg}} & =θ\床\ \ \ N & =毫克\床\θ。结束\{对齐}gydF4y2Ba$