查看“︁隔離體圖”︁的源代码

[[Image:Free Body Diagram.png|200px|right|thumb|一個斜坡上的長方塊（上圖）及其對應的隔離體圖（下圖）]]

'''隔離體圖'''，也稱為'''自由體圖'''，中国大陆常称为'''受力分析圖'''，是一種用箭頭表示物體受[[力]]大小及方向的圖像表示法，物理學家及工程師常以此來分析物體的受力。隔離體圖可以方便了解物體所受的力或[[力矩]]之間的關係，也有助於求解物體[[運動方程]]中待解的力。在研究如樑內彎矩及剪力等的內部力時，也常用隔離體圖來說明其概念<ref name = "ruina">{{cite book
| title = Introduction to Statics and Dynamics
| last = Ruina
| first = Andy
| coauthors = Rudra Pratap
| year = 2002
| pages = 79–105
| publisher = Oxford University Press
| url = http://ruina.tam.cornell.edu/Book/RuinaPratapNoProblems.pdf
| format = PDF
| accessdate = 2006-08-04
| archive-date = 2019-05-25
| archive-url = https://web.archive.org/web/20190525144127/http://ruina.tam.cornell.edu/Book/RuinaPratapNoProblems.pdf
| dead-url = no
}}</ref><ref name="hibbeler">{{cite book| title = Engineering Mechanics: Statics & Dynamics
| url = https://archive.org/details/engineeringmecha00hibb_4
| edition = 11th
| last = Hibbeler
| first = R. C.
| year = 2007
| publisher = Pearson Prentice Hall
| isbn  = 0-13-221509-8
| pages = [https://archive.org/details/engineeringmecha00hibb_4/page/83 83]–86}}</ref>。

隔離體圖的特點是圖中只有一個物體，其他周圍的物體均不繪出，只用箭頭表示周圍物體的施力。

==繪製方式==
隔離體圖主要包括物體的形狀及表示受力的箭頭。在問題求解的過程中，重要的是需先選擇隔離體圖物體的形狀。例如在求解[[鉗子]]车轴关节的受力時，繪製隔離體圖時可以只畫鉗子的一隻金屬槓桿，另外一隻金屬槓桿則可以用其對前者的施力來代替。

隔離體圖也可反映出為在分析系統時進行的假設及簡化，例如要分析軌道上的人造衛星，而且只需求其速度，此時就可以用一個點來表示人造衛星。而當要分析機車的剎車碟時，不可能將剎車碟用一個點來表示，此時就需要繪製剎車碟的簡圖。

需小心的處理表示受力箭頭的位置及其標示，例如處理斜面上長方體的受力時，需在分析其運動或是假設力平衡時才能找出正確正向力的位置。

其他常見的簡化假設包括二力構件（two-force member）的二個力為大小相等，方向相反，且作用在通過構件中心的一直線上。三力構件（three-force member）的三個力會共點<ref>{{Cite web |url=http://web.mit.edu/4.441/1_lectures/1_lecture15/1_lecture15.html |title=MIT Two- and Three-Force Members |access-date=2011-10-31 |archive-date=2021-04-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210415163715/http://web.mit.edu/4.441/1_lectures/1_lecture15/1_lecture15.html }}</ref>。

===需要有的內容===
隔離體圖不一定要繪出物體的外形，只有在外形有助於分析其受力時，才有需要繪出物體外形。有些情形時，可以將物體以一點來表示簡單分析。但若需要考慮物體的旋轉及其轉矩，則需要將其外形繪出。

隔離體圖中只需考慮作用在該物體上的力，可能包括[[摩擦力]]、[[重力]]、[[正向力]]、[[阻力]]、[[張力]]或是推力或拉力。若是在[[非慣性參考系]]，可能需要考慮[[慣性力]]，例如在旋轉參考系中的[[離心力]]。

隔離體圖一般會標示使用的[[坐標系]]，在列出其運動方程式時也比較方便。例如在考慮斜面上長方塊的問題時，會將x軸選定為延斜面往下的方向，y軸選定為和斜面垂直的方向，因此摩擦力只有x分量，而正向力只有y分量，而重力同時有x分量及y分量，分別為 <math>mg\sin\theta</math> 及 <math>mg\cos\theta</math>，其中 <math>\theta</math> 為斜面和水平面之間的夾角。

==舉例==
以一個位於斜面上的長方體來說明隔離體圖。
* 將所有外部的支撐及結構變成外力，此例中的外力包括：
:* <math>mg</math>：是長方體質量及重力加速度的乘積，也就是其重量。
:* <math>N</math>：斜面上的正向力。
:* <math>F_f</math>：斜面上的摩擦力。
* 外力向量均有標示方向及作用點，旁邊也會標示其大小。
* 其中也包括坐標系統，以便於描述外力。

==參見==
*[[經典力學]]

==參考==
{{reflist}}

[[Category:力學]]
[[Category:图表]]