Kalteva taso kitkalla: kaavat ja harjoitukset

O tasainenkallistettukanssa kitkapidetään yksinkertaisena koneena, samoin kuin yhtenä yleisimmistä ja jokapäiväisistä sovelluksista Newtonin lait. Se on suora pinta, joka on järjestetty viistoon kulmaan vaakasuuntaan nähden, jolle asetetaan esine, joka on pakottaa painon ja kitka, jälkimmäinen tuotetaan puristusvoimalla, joka tunnetaan nimellä normaali voima, toimii pinnan ja kehon välillä.

Saadaksemme paremman käsityksen käsillä olevasta aiheesta, tarkastellaan kaltevan tason ja kaltevan tason kitkavoiman ideoita. Sen jälkeen hyvien ratkaisu mahdollistaa sellaisten harjoitusten ratkaiseminen, joihin liittyy kaltevia tasoja kitkalla ymmärtää, kuinka Newtonin kolmea lakia, erityisesti perusperiaatetta, tulisi soveltaa antaa dynamiikka.

Katso myös: Kuinka ratkaista Newtonin lakeja koskevia harjoituksia - askel askeleelta

kalteva taso

kalteva taso on eräänlainen yksinkertainen kone, joka koostuu pinnasta, joka on järjestetty kulmaan vaakasuuntaan nähden. Tällä tavalla, kun keho on tuettu tälle pinnalle, kehoon vaikuttava painovoima suuntaan pystysuorassa on nyt vaakasuora komponentti, jotta runko voi liukua tasoa pitkin, jos ei muut

vahvuus toimia sen mukaan.

Kaltevaa tasoa käytetään luiskilla pääsyn helpottamiseksi, koska niiden kiipeily vaatii vähemmän voimaa kuin esimerkiksi portaita pitkin.

Seuraava kuva esittää tilanteen, jossa massakappale m on tuettu kaltevalle tasolle kulmassa θ suhteessa x (vaaka) -suuntaan. Huomaa, että kaltevuuden vuoksi painovoima (P) alkaa näyttää P-komponentteja_x ja P_y.

Analysoimalla lukua voidaan nähdä, että P_x on vastakkainen puoli (C.O.) kuin kulma θ ja että P_yon siis tämän kulman viereinen sivu (C.A) tästä syystä, nämä komponentit voidaan kirjoittaa funktioiden suhteen sini ja kosiniseuraavalla tavalla:

Näin ollen ratkaistessasi harjoituksia, joihin liittyy kalteva taso, on välttämätöntä, että Newtonin toinen laki voidaan käyttää sekä x- että y-suuntiin. Siksi sanomme, että vektorisumma voimien (tuloksena olevan voiman) x-suunnassa ja y-suunnassa on oltava yhtä suuri kuin voiman tulo pasta x: n ja y: n komponenttien avulla kiihtyvyys:

On tärkeää muistaa, että jos keho on levossa tai liukuu edelleen tasaisella nopeudella, sen kiihtyvyys on välttämättä yhtä suuri kuin 0, Newtonin 1. laki, hitauslae.

Kitkavoima kaltevalle tasolle

Kitkavoima (F_{siihen asti kun}) syntyy, kun pintojen välillä, jotka eivät ole täysin sileitä, on kosketus, tämä voima on alkuperäämikroskooppinen ja on suhteellinenyhden kehon toiselle kohdistamaan puristusvoimaan, joka tunnetaan normaalina voimana.

Kitkavoiman laskemisessa käytetty kaava on esitetty alla, tarkista se:

μ - kitkakerroin

m - massa (kg)

g - painovoima (m / s²)

Edellisessä kuvassa on myös osoitettu, että vahvuusnormaalia Ei, ainakin useimmissa harjoituksissa, yhtä suuri kuin painon y-komponentti, tämä pätee aina, kun y-suunnassa ei ole muita voimia kuin paino ja normaalivoimat.

Kitkavoimaa on kaksi, staattinen kitkavoima ja dynaaminen kitkavoima. Ensimmäinen tapaus koskee tilannetta, jossa keho on levossa, kun taas toinen liittyy tilanteeseen, jossa keho liukuu kaltevalle tasolle.

Staattisen kitkan voima on aina verrannollinen voimaan, joka yrittää laittaa kehon liikkeelle tämä, tämä kasvaa samassa suhteessa kuin se, kunnes keho alkaa liukua tasossa kallistettu. Tässä tapauksessa kitkavoiman laskemiseksi meidän on käytettävä kerroinsisäänkitkadynaaminen, jonka arvo on aina pienempi kuin staattinen kitkakerroin.

Muista, että kitkavoima toimii aina vastakkaiseen suuntaan, josta runko liukuu kaltevalle tasolle, ja tämä vaikuttaa siihen ratkaisun aikana annettuun algebralliseen merkkiin x- ja y-suuntien positiivisen orientaation mukaisesti.

Katso myös: Vapaapudotus - mikä se on, esimerkkejä, kaava ja harjoitukset

Kalteva taso kitkalla

Kitkakallistettu taso yksinkertaisimmassa muodossaan sisältää painovoiman ja kitkavoiman vaikutuksen. On kolmetilanteissa joita tältä osin voidaan harkita: a ensimmäinen, jossa runko on staattinen; maanantai, kun runko liukuu tasaisella nopeudella; ja kolmas, jossa keho liukuu kiihtyneellä tavalla.

Kohteessa ensimmäinen ja toinen tapaus, nettovoima x- ja y-suunnissa on nolla. Mikä erottaa heidät, on itse asiassa vain kitkakerroin, joka ensimmäisessä tapauksessa on staattinen ja toisessa dynaaminen. Viimeisessä tapauksessa käytetään dynaamisen kitkakerrointa, mutta tuloksena oleva voima ei ole nolla ja on siten yhtä suuri kuin ruumiin massa kerrottuna kiihtyvyydellä.

Joten harjoitukset on ratkaistava, jotta voimme toteuttaa käytännössä ja ymmärtää paremmin kitkan kaltevan tason teoriaa.

Katso myös: Tärkeimmät mekaanisen fysiikan aiheet Enemille

Harjoitukset ratkaistaan ​​kaltevalla tasolla kitkalla

Kysymys 1) (UERJ) Puupalikka on tasapainotettu 45 asteen kaltevalla tasolla maanpinnan suhteen. Lohkon kohtisuoraan kaltevaan tasoon kohdistaman voiman voimakkuus on 2,0 N. Lohkon ja kaltevan tason välillä kitkavoiman voimakkuus newtoneina on yhtä suuri kuin:

a) 0,7

b) 1,0

c) 1.4

d) 2,0

Sapluuna: kirjain D

Resoluutio:

Lausunnossa todetaan, että lohko on tasapainossa, mikä tarkoittaa, että tuloksena oleva voima sen pitäisi olla yhtä suuri kuin 0, lisäksi palan ja kaltevan tason välinen normaali voima on yhtä suuri kuin 2,0 N. Tämän tiedon perusteella harjoitus pyytää meitä laskemaan kitkavoiman voimakkuuden.

Jos käytämme tässä päätöslauselmassa kitkavoiman kaavaa erotuksetta, ymmärtäisimme, että joillekin tiedoille ei ilmoitettu lausekkeella, kuten staattisen kitkan kertoimella, teemme lisäksi virheen, koska tämä kaava sallisi laskemme staattisen kitkavoiman enimmäisarvon eikä staattisen kitkavoiman, jota välttämättä käytetään kortteli.

Siksi harjoituksen ratkaisemiseksi on ymmärrettävä, että kun lohko on pysäytetty, voimat x-suunnassa se, joka on yhdensuuntainen kaltevan tason kanssa, poistaa siten painokomponentin x-suunnassa (P_x) ja tälle komponentille vastakkaisella kitkavoimalla on samat moduulit, tarkista:

Kun olemme tarkastelleet x- ja y-suuntien vektorisumman, aloimme ratkaista punaisella värillä saatuja lausekkeita, huomioi:

Edellisessä laskelmassa selvitettiin, mikä oli ruumiin paino P, sitten voiman välisen tasa-arvon perusteella. kitkan ja Px, laskemme tämän voiman arvon, joka on yhtä suuri kuin 2,0 N, joten oikea vaihtoehto on kirjain D.

Kysymys 2) (PUC-RJ) Lohko liukuu lepotilasta alas kaltevalle tasolle, joka tekee 45 ° kulman vaakatasoon nähden. Tietäen, että putoamisen aikana lohkon kiihtyvyys on 5,0 m / s² ja kun otetaan huomioon g = 10 m / s², voidaan sanoa, että kineettisen kitkan kerroin lohkon ja tason välillä on:

a) 0,1

b) 0,2

c) 0,3

d) 0,4

e) 0,5

Sapluuna:

Resoluutio:

Harjoituksen ratkaisemiseksi meidän on sovellettava Newtonin toista lakia x- ja y-suuntiin. Aloitetaan tekemällä tämä x-suunnalle, joten meidän on muistettava, että nettovoiman tässä suunnassa on oltava sama kuin massa kertaa kiihtyvyys:

Vaihdettuaan P: n_x ja F_{siihen asti kun}, yksinkertaistamme läsnä olevat massat kaikin tavoin, sitten järjestämme nämä ehdot uudelleen niin, että kitkakerroin eristettiin, sitten korvattiin arvot saadussa kaavassa ja käytettiin jakava omaisuus viimeisessä vaiheessa saadaan 0,3 arvoinen arvo kitkakertoimelle, joten oikea vaihtoehto on kirjain c.

Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja 

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm