Ο επίπεδοςγέρνει είναι ένα απλό μηχάνημα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μειώσει την ένταση του δύναμη που εφαρμόζεται σε κάποια κατεύθυνση. είναι παρούσα στο ράμπες, βίδες,σφήνες,μαχαίρια και τα λοιπά. Η μελέτη του κεκλιμένου επιπέδου περιλαμβάνει τη γνώση του διανύσματα και είναι μια από τις πιο σημαντικές εφαρμογές του Οι νόμοι του Νεύτωνα.
Δείτε επίσης:ΠΟΥκαι μελετήστε μηχανική πριν να κάνω το Enem?
Θεωρία κεκλιμένου επιπέδου
Όταν ένα αντικείμενο υποστηρίζεται στο κεκλιμένο επίπεδο, η δύναμη Βάρος που σε τραβά προς το κέντρο της Γης χωρίζεται σε δύο συστατικά, που ονομάζεται ΠΧ και Πγ, διανέμονται κατά μήκος των οριζόντιων και κάθετων κατευθύνσεων. Ετσι, γίνεται πιο εύκολο να σηκωθεί ένα βαρύ αντικείμενο κατά μήκος της κεκλιμένης, επειδή η δύναμη που πρέπει να ασκηθεί στο σώμα είναι μικρότερη από την κατάσταση στην οποία το σώμα ανυψώνεται σε ένα ορισμένο ύψος, κινώντας αποκλειστικά στην κατακόρυφη κατεύθυνση.
Αν και η δύναμη που απαιτείται για την ανύψωση ενός σώματος πάνω από ένα κεκλιμένο επίπεδο είναι μικρότερη από τη δύναμη για την ανύψωση κάθετα, το ενέργειακαταναλώθηκεείναι το ίδιο, καθώς η απόσταση που πρέπει να καλυφθεί αυξάνεται επίσης. Για να το καταλάβετε, σκεφτείτε το εργασία εκτελείται στο σώμα, το οποίο εξαρτάται από το προϊόν μεταξύ δύναμης και καλυπτόμενης απόστασης.
Στην απλούστερη κατάσταση μεταξύ των κεκλιμένων επιπέδων, υπάρχει η δράση μόνο δύο δυνάμεων: βάρος και φυσιολογικό. Αυτή η κατάσταση απεικονίζεται στο ακόλουθο σχήμα:
Για να διευκολυνθούν οι υπολογισμοί, η αναφορά που υιοθετήθηκε για τη μελέτη του κεκλιμένου επιπέδου έχει επίσης κλίση ενός ορισμένου γωνία θ σε σχέση με την οριζόντια κατεύθυνση, έτσι ώστε η κατεύθυνση x του πλαισίου να είναι παράλληλη προς το επίπεδο γέρνει.
Τύποι κεκλιμένου επιπέδου
Για να λύσουμε ασκήσεις που περιλαμβάνουν τις δυνάμεις που δρουν σε ένα σώμα που στηρίζεται σε κεκλιμένο επίπεδο, πρέπει να εφαρμόσουμε το 2ος νόμος του Νεύτωνα και για τις δύο κατευθύνσεις x και y. Εξίσωση του αποτελέσματος με 0, όταν το σώμα είναι σε ηρεμία ή ολισθαίνει ταχύτητασυνεχής, ή στο προϊόν της μάζας και της επιτάχυνσης.
Στην κατεύθυνση x του κεκλιμένου επιπέδου του σχήματος, υπάρχει μόνο μία δύναμη που ενεργεί, το στοιχείο x του βάρους, οπότε ισούται με την καθαρή δύναμη στο σώμα κατά την κατεύθυνση x.
Από το ΡΧ είναι η αντίθετη γωνία θ, είναι ίση με το προϊόν του βάρους και το ημίτονο της γωνίας θ. Επιπλέον, σύμφωνα με το ληφθέν αποτέλεσμα, το μπλοκ που στηρίζεται στο κεκλιμένο επίπεδο υπόκειται σε επιτάχυνση μικρότερη από την επιτάχυνση της βαρύτητας.
Στην κατεύθυνση y, έχουμε τη δράση της κανονικής δύναμης και της συνιστώσας y του βάρους, τα οποία, στην περίπτωση αυτή, ακυρώνουν το ένα το άλλο.
Διαβάστε επίσης: Έλξη - η δύναμη που ασκείται στο σώμα μέσω σχοινιών
Κεκλιμένο επίπεδο με τριβή
το κεκλιμένο επίπεδο με τριβή είναι αυτό που η κεκλιμένη επιφάνεια δεν είναι απόλυτα λεία, αλλά έχει συγκεκριμένο συντελεστή τριβής (μ). Όταν ένα μπλοκ βρίσκεται σε ηρεμία στο κεκλιμένο επίπεδο, η δύναμη τριβής δείχνει προς την κατεύθυνση x του επιπέδου και στην αντίθετη κατεύθυνση προς το στοιχείο x της δύναμης βάρους. Επιπλέον, η ενότητα δύναμη τριβής είναι ευθέως ανάλογο με τον συντελεστή τριβής του επιπέδου πολλαπλασιαζόμενο με το συντελεστή κανονικής δύναμης.
Θέλετε να μάθετε περισσότερα για το θέμα; Αποκτήστε πρόσβαση στο συγκεκριμένο άρθρο μας: Πκεκλιμένη πλευρά με τριβή. Σε αυτό μπορείτε να δείτε περισσότερα παραδείγματα και λύσεις για το θέμα.
Επιλυμένες ασκήσεις στο κεκλιμένο επίπεδο
Ερώτηση 1 -Ένα σώμα 10 kg στηρίζεται σε κεκλιμένο επίπεδο 45 ° σε σχέση με την οριζόντια κατεύθυνση. Προσδιορίστε το κατά προσέγγιση μέγεθος της επιτάχυνσης που αναπτύχθηκε από αυτό το σώμα.
Δεδομένα: √2 = 1,41.
α) 8 m / s²
β) 7 m / s²
γ) 6 m / s²
δ) 5m / s²
Ανάλυση
Για να λύσετε την άσκηση, απλώς θυμηθείτε ότι η επιτάχυνση που αποκτήθηκε από το κεκλιμένο επίπεδο είναι σχετίζεται με το συστατικό x του βάρους του, οπότε μπορεί εύκολα να υπολογιστεί από τον τύπο Επόμενο:
Με βάση τον υπολογισμό που έγινε παραπάνω, διαπιστώνουμε ότι η επιτάχυνση που ενεργεί στο σώμα είναι περίπου 7 m / s², οπότε η σωστή εναλλακτική είναι το γράμμα Β.
Ερώτηση 2 - Ένα σώμα αφήνεται από ηρεμία σε κεκλιμένο επίπεδο και ολισθαίνει με επιτάχυνση 5 m / s² σε μια περιοχή όπου η βαρύτητα είναι ίση με 10 m / s². Η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ του επιπέδου και της οριζόντιας κατεύθυνσης είναι:
α) 90º.
β) 60ος.
γ) 30η.
δ) 15η.
Ανάλυση:
Ας χρησιμοποιήσουμε τον τύπο που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την επιτάχυνση ενός αντικειμένου που ολισθαίνει ελεύθερα σε κεκλιμένο επίπεδο. Παρακολουθώ:
Με βάση το αποτέλεσμα που βρέθηκε για το ημίτονο της γωνίας, ίσο με 0,5, και γνωρίζοντας μέσω του πίνακα του αξιοσημείωτες γωνίες ότι μια τέτοια γωνία είναι ίση με 30 °, η σωστή απάντηση είναι το γράμμα C.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado.htm
