Ö ebengeneigtmit Reibunggilt als einfache Maschine sowie als eine der häufigsten und alltäglichen Anwendungen von Newtonsche Gesetze. Es ist eine gerade Fläche, die in einem schiefen Winkel zur Horizontalen angeordnet ist und auf der ein Gegenstand platziert wird, der der Einwirkung des Kräfte Gewicht und Reibung, letztere durch die Druckkraft erzeugt, bekannt als normale Kraft, wirkt zwischen Oberfläche und Körper.
Lassen Sie uns zum besseren Verständnis des vorliegenden Themas die Ideen der schiefen Ebene und der Reibungskraft der schiefen Ebene wiederholen. Danach ermöglicht das Lösen von Übungen mit schiefen Ebenen mit Reibung eine gute Verstehen, wie die drei Newtonschen Gesetze angewendet werden sollten, insbesondere das Grundprinzip gibt Dynamik.
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schiefe Ebene
schiefe Ebene ist eine Art einfache Maschine, die aus einer schräg zur Horizontalen angeordneten Fläche besteht. Auf diese Weise wirkt beim Abstützen eines Körpers auf dieser Fläche die auf den Körper wirkende Gewichtskraft in Richtung vertikal hat jetzt eine horizontale Komponente, sodass der Körper entlang der Ebene gleiten kann, wenn keine andere Stärke handeln darauf.
Die folgende Abbildung zeigt eine Situation, in der ein Körper der Masse m auf einer schiefen Ebene unter einem Winkel θ in Bezug auf die x (horizontale) Richtung gestützt wird. Beachten Sie, dass die Gewichtskraft (P) aufgrund der Neigung beginnt, die P-Komponenten darzustellenx und Pja.
Durch Analyse der Figur ist es möglich zu sehen, dass Px ist die gegenüberliegende Seite (C.O.) zum Winkel θ und das Pja, ist folglich die benachbarte Seite (C.A) zu diesem Winkel, aus diesem Grund, diese Komponenten können in Bezug auf die Funktionen geschrieben werden Sinus und Cosinus, auf die folgende Weise:
Bei der Lösung von Aufgaben, die eine schiefe Ebene beinhalten, es ist notwendig, dass die Newtons 2. Gesetz sowohl in x- als auch in y-Richtung angewendet werden. Deshalb sagen wir, dass die Vektorsumme der Kräfte (resultierende Kraft) in x-Richtung und in y-Richtung muss gleich dem Produkt der Pasta durch die x- und y-Komponenten der Beschleunigung:
Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass, wenn der Körper ruht oder immer noch mit konstanter Geschwindigkeit gleitet, seine Beschleunigung notwendigerweise gleich 0 ist, gemäß der Newtons 1. Gesetz, das Trägheitsgesetz.
Reibungskraft auf der schiefen Ebene
Die Reibungskraft (Fbis um) entsteht beim Kontakt zwischen nicht ganz glatten Oberflächen, diese Kraft hat Ursprungmikroskopisch und ist proportionalder Druckkraft, die ein Körper auf den anderen ausübt, bekannt als normale Stärke.
Die Formel zur Berechnung der Reibungskraft ist unten gezeigt, sehen Sie es sich an:
μ - Reibungskoeffizient
ich – Masse (kg)
G – Schwerkraft (m/s²)
Im vorherigen Bild ist auch gezeigt, dass die Stärkenormal Nein, zumindest bei den meisten Übungen, gleich der y-Komponente des Gewichts, gilt dies immer dann, wenn keine anderen Kräfte als die Gewichts- und Normalkräfte in y-Richtung wirken.
Es gibt zwei Fälle von Reibungskraft, die Haftreibungskraft und der dynamische Reibungskraft. Der erste Fall bezieht sich auf die Situation, in der der Körper ruht, während der zweite sich auf die Situation bezieht, in der der Körper auf der schiefen Ebene gleitet.
Die Haftreibungskraft ist immer proportional zu der Kraft, die versucht, den Körper in Bewegung zu setzen, und zwar um dieser, dieser nimmt im gleichen Verhältnis zu, bis der Körper auf der Ebene zu gleiten beginnt gekippt. In diesem Fall müssen wir zur Berechnung der Reibungskraft die KoeffizientimReibungdynamisch, die immer einen niedrigeren Wert hat als der Haftreibungskoeffizient.
Denken Sie daran, dass die Reibungskraft wirkt immer in die entgegengesetzte Richtung, aus der der Körper auf der schiefen Ebene gleitet, und dies wirkt sich auf das ihm zugewiesene Vorzeichen beim Lösen entsprechend der positiven Orientierung der x- und y-Richtung aus.
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Schräge Ebene mit Reibung
Die Reibungsschiefe Ebene, in ihrer einfachsten Form, beinhaltet die Wirkung von Gewichtskraft und Reibungskraft. Es gibt dreiSituationen das kann in diesem Zusammenhang berücksichtigt werden: a zuerst, bei dem der Körper statisch ist; Das Montag, wenn der Körper mit konstanter Geschwindigkeit gleitet; und der dritte, bei dem der Körper beschleunigt gleitet.
Bei der erster und zweiter Fall, ist die Nettokraft in x- und y-Richtung gleich null. Was sie unterscheidet, ist eigentlich nur der Reibungskoeffizient, die im ersten Fall statisch und im zweiten dynamisch ist. Im letzten Fall wird der dynamische Reibungskoeffizient verwendet, jedoch ist die resultierende Kraft ungleich Null und daher gleich der Masse des Körpers multipliziert mit der Beschleunigung.
Um die Theorie der schiefen Ebene mit Reibung in die Praxis umzusetzen und besser zu verstehen, müssen wir einige Aufgaben lösen, oder?
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Aufgaben gelöst auf einer schiefen Ebene mit Reibung Exercise
Frage 1) (UERJ) Ein Holzblock wird auf einer 45° geneigten Ebene zum Boden ausbalanciert. Die Kraft, die der Block senkrecht zur schiefen Ebene ausübt, beträgt 2,0 N. Zwischen dem Block und der schiefen Ebene ist die Intensität der Reibungskraft in Newton gleich:
a) 0,7
b) 1,0
c) 1,4
d) 2,0
Vorlage: Buchstabe D
Auflösung:
Die Aussage besagt, dass der Block im Gleichgewicht ist, das heißt, die resultierende Kraft darauf sollte gleich 0 sein, außerdem ist die Normalkraft zwischen dem Block und der schiefen Ebene gleich 2,0 N. Basierend auf diesen Informationen fordert uns die Übung auf, die Intensität der Reibungskraft zu berechnen.
Wenn wir in dieser Auflösung die Reibungskraftformel wahllos verwenden würden, würden wir feststellen, dass einige Daten nicht informiert wurden mit der Angabe, wie dem Haftreibungskoeffizienten, würden wir zudem einen Fehler machen, da diese Formel es erlauben würde wir berechnen den maximalen Wert der Haftreibungskraft und nicht die Haftreibungskraft, die notwendigerweise auf ausgeübt wird der Block.
Um die Übung zu lösen, ist es daher notwendig zu erkennen, dass nach dem Anhalten des Blocks die Kräfte in x-Richtung, also parallel zur schiefen Ebene, also die Gewichtskomponente in x-Richtung aufheben (Px) und die dieser Komponente entgegengesetzte Reibungskraft gleiche Module haben, überprüfen Sie:
Nachdem wir die Vektorsumme der x- und y-Richtungen betrachtet hatten, begannen wir, die in roter Farbe erhaltenen Ausdrücke zu lösen, beobachten Sie:
In der vorherigen Berechnung haben wir das Gewicht P des Körpers ermittelt, und zwar basierend auf der Gleichheit der Kraft. von Reibung und Px berechnen wir den Wert dieser Kraft, der 2,0 N entspricht, also ist die richtige Alternative der Buchstabe D.
Frage 2) (PUC-RJ) Ein Block gleitet aus dem Ruhezustand eine schiefe Ebene hinunter, die mit der Horizontalen einen Winkel von 45° bildet. Wenn wir wissen, dass die Beschleunigung des Blocks während des Sturzes 5,0 m/s² beträgt und g = 10 m/s², können wir sagen, dass der Gleitreibungskoeffizient zwischen dem Block und der Ebene:
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,4
e) 0,5
Vorlage:
Auflösung:
Um die Aufgabe zu lösen, müssen wir das 2. Newtonsche Gesetz in x- und y-Richtung anwenden. Beginnen wir damit für die x-Richtung, also müssen wir uns daran erinnern, dass die Nettokraft in dieser Richtung gleich der Masse mal der Beschleunigung sein muss:
Nach dem Ersetzen von Px und Fbis um, vereinfachen wir die in allen Termen vorhandenen Massen, dann reorganisieren wir diese Terme, so dass die Reibungskoeffizient isoliert, dann haben wir die Werte in die erhaltene Formel eingesetzt und angewendet Das Verteilungseigenschaft Im letzten Schritt erhält man einen Wert von 0,3 für den Reibungskoeffizienten, daher ist die richtige Alternative der Buchstabe c.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm