第三節 矢量相加
首尾連接法


當矢量相加時,合矢量的大小,不一定等於所有矢量大小之總和的。矢量相加方法有很多,在這裏我們先學習最簡單的首尾連接法(見)。

首尾連接法的步驟如下:

  1. 移動其中一個矢量,把它的始點連接到另一個矢量的終點;
  2. 繪出一個從後一個矢量的始點,指向前一個矢量的終點之箭號。該箭號就是兩個矢量之總和。

而矢量之和,稱為合矢量。用首尾連接法繪出合矢量後,我們可以利用尺和量角器測量合矢量的大小和方向。


若果相加的矢量超過兩個,我們亦可用首尾連接法先把所有矢量連成一串,再繪出合矢量,如所示。


示範以首尾連接法相加兩個矢量
示範以首尾連接法相加多個矢量
數學幾何方法:矢量互相平行


如未相加前的矢量方向相同、相反或互相垂直,就可以運用數學幾何方法,計算合矢量的大小和方向。現在以位移為例子,示範矢量相加。


如果所有矢量都是在同一直線上,或互相平行,只要先繪出合矢量,了解情況後,再把矢量的大小相加或相減,就能得到合矢量的大小。例如:

  • ,位移 \(\text{a}\) 及位移 \(\text{b}\) 的方向相同,其合位移的大小為 \(4 \text{ m} + 2 \text{ m} = 6 \text{ m}\);
  • ,位移 \(\text{a}\) 及位移 \(\text{b}\) 的方向相反,其合位移的大小為 \(5 \text{ m} − 2 \text{ m} = 3 \text{ m}\)。


方向相同的位移相加
方向相反的位移相加
數學幾何方法:矢量互相垂直


如果兩個位移是互相垂直的,如所示,很明顯,合位移的大小,不等於位移 \(\text{a}\) 的大小加位移 \(\text{b}\) 的大小。在這情況下,便要用三角函數及畢氏定理找出合位移的大小及方向了。

就說明了計算的方法。



互相垂直的位移相加
當兩個位移互相垂直,如何計算合矢量大小
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