Równia pochyła

Co to jest pochylona płaszczyzna?

On równia pochyła Jest to prosta maszyna, która składa się z płaskiej powierzchni, która tworzy kąt w odniesieniu do poziomego. Jego celem jest zmniejszenie wysiłku wymaganego do podniesienia obiektu na określoną wysokość.

Powszechnym zastosowaniem jest podniesienie dużego ładunku na platformę konstrukcji lub pojazdu. Z doświadczenia wiemy, że w ten sposób wysiłek jest zmniejszony w zamian za zwiększenie odległości do podróży.

Zamiast podnieść wysokość H pionowo, jest ono wykonane w celu przemieszczenia odległości d na powierzchni nachylonej płaszczyzny. Następnie powierzchnia przyczynia się do zrównoważenia części obiektu obiektu, w szczególności pionowego składnika tego samego.

Stosowana siła F Odpowiada za poruszenie poziomego składnika wagi, której wielkość jest mniejsza niż sama waga. Dlatego wielkość F jest mniejsza niż wielkość siły wymaganej do bezpośredniego podniesienia ciała.

Zmniejszenie niezbędnego wysiłku jest nazywane Przewaga mechaniczna, zasada odkryta przez wielkiego fizyka archimedes starożytności Syracuse (287-212 do.C). Większa przewaga mechaniczna, należy podjąć mniej wysiłku, aby wykonać zadanie.

Przykłady skłonnych samolotów

Proste maszyny, takie jak płaszczyzna nachylona, ​​są znane z prehistorii. Pierwsi ludzie używali instrumentów do cięcia wykonanych z kamienia, aby zrobić strzały do ​​polowania i cięcia drewna, aby wytwarzać przybory.

Przewaga mechaniczna M prostej maszyny jest zdefiniowana jako stosunek między wielkością siły wyjściowej a siłą siły wejściowej. Jest to zatem bezwymiarowa ilość.

Może ci służyć: księżyc

Zasadniczo wielkość siły wyjściowej jest większa niż wejście i m> 1. Ale istnieją bardzo delikatne zadania, które zasługują na zmniejszenie siły wyjściowej, podobnie jak w przypadku pincetów, dla których m < 1.

Jako przykłady zastosowania nachylonej płaszczyzny mamy:

RAMP

RAMA ułatwia, że ​​motocykl jest na poziomie niezbędnym do wygodnego umieszczenia go do przewoźnika ciężarówki do ciężarówki. Źródło: Wikimedia Commons.

Rampy są przydatne do podnoszenia ciężkich obiektów na określonej wysokości, wymagające zastosowania siły o mniejszej wielkości niż waga obiektu.

Przewaga mechaniczna M gładkiej rampy, bez pocierania, jest obliczana przez podanie iloraz między jej długością, zwaną „D” a wysokością, oznaczoną jako „H”:

M = D / H

Jednak w praktyce pocieranie się między powierzchniami, dlatego prawdziwa przewaga mechaniczna jest nieco niższa niż m (patrz ćwiczenie rozwiązane 2).

Kliny

Klin to prosta maszyna używana do wycinania i pracy. Jest w stanie przezwyciężyć opór materiału przez krawędź, stosując siły w przeciwnych zmysłach, jak widać na obrazie po prawej stronie. Źródło: Wikimedia Commons.

Składają się z podwójnie nachylonej płaszczyzny wykonanej z opornego materiału z dwiema powierzchniami kontaktowymi, które zapewniają wielkie siły tarcia z powodu krawędzi uformowanej na krawędzi.

Krawędź jest w stanie pokonać opór materiału i oddzielić go na kawałki za pomocą młotka, aby zastosować siłę. Zastosowanie klina rozciąga się na adosar mango, jako topór.

Może ci służyć: jaka jest energia elektryczna? (Z eksperymentem)

Noże, osie i dłuta to dobre przykłady użycia klina jako instrumentów do cięcia. Wpadkowe zęby ludzi mają również tę formę, aby pokroić jedzenie na mniejsze i żucia.

Im dłuższy klin i najmniejszy kąt w krawędzi, tym większa mechaniczna przewaga narzędzia, którą podaje:

M = 1 / TG ​​α

Gdzie α jest kątem na krawędzi. Formy poral, takie jak kliny, służą jedynie do przezwyciężenia odporności na drewno. Pojazdy takie jak samoloty i łodzie mają również formy klinowe w celu przezwyciężenia oporu powietrza i prędkości zysku.

Śruby

Na innym codziennym urządzeniu codziennie używa się samolotu, które służy do ustalenia kawałków: śruba. Nić śruby to nachylona płaszczyzna zwinięta wokół cylindrycznej osi śruby.

Zastosowana jest siła wejściowa F_Siema Do śruby i po obróceniu obrotu rozmiaru 2πr, gdzie r jest promieniem, śruba rozwija odległość P, zwaną przeszedł. Ta odległość jest ta, która oddziela dwie kolejne gwinty śrubowe.

Siły, które działają na obiekcie na pochylonej płaszczyźnie

Normalny i waga

Rysunek pokazuje schemat wolnego ciała obiektu na pochyłej płaszczyźnie pod kątem α. Zakładając, że nie ma tarcia, siły działające na obiekt to: normalne N, wywierane prostopadle i W Waga, która jest pionowa.

Schemat wolnego ciała dla ciała na pochylonej płaszczyźnie bez tarcia. W przypadku braku siły, która ją trzyma, ciało zsunie się w dół. Źródło: Wikimedia Commons.

Składnik ciężaru w normalnym kierunku to w_I, że ta normalna rekompensuje, ponieważ obiekt nie porusza się nad płaszczyzną, ale równolegle do niej. Siła F to jest stosowane do obiektu, musi przynajmniej zrekompensować komponent w_X tak, że obiekt wznosi się przez pochyłą płaszczyznę.

Może ci służyć: nowoczesna fizykaTen bezpłatny schemat ciała pokazuje obiekt, który wznosi się, podlegający tarciem kinetycznym i sile, która czyni go przesłaniem, równolegle do płaszczyzny. Źródło: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Normalne, wagowe i tarcie kinetyczne

Jeśli rozpatrzy się tarcie, należy je wziąć pod uwagę, że zawsze sprzeciwia się ruchowi lub możliwemu ruchowi. Kiedy obiekt porusza się na powierzchni pochyłej płaszczyzny, tarcie kinetyczne działa, jeśli obiekt wzrośnie, tarcie kinetyczne F_k Jest skierowany w przeciwnym kierunku, a siła F musi być odpowiedzialna za pokonanie.

Ćwiczenie rozwiązane

Znajdź kąt, który musi mieć czubek klina, aby jego przewaga mechaniczna wynosiła 10.

Rozwiązanie

W poprzednich sekcjach ustalono, że przewagę mechaniczną M klina została podana przez:

M = 1 / TG ​​α

Jeśli m musi być wart 10:

1 / tg α = 10

TG α = 1/10 → α = 5.71º