O ravannagnuts trenjeSmatra se jednostavnim strojem, kao i jednom od najčešćih i svakodnevnih primjena Newtonovi zakoni. To je ravna površina, raspoređena pod kosim kutom u odnosu na vodoravni smjer, na koju se postavlja objekt koji je podložan djelovanju forsira težinu i trenje, posljednje proizvedeno silom kompresije, poznatom kao normalna sila, djeluje između površine i tijela.
Da bismo bolje razumjeli predmetnu temu, pregledajmo ideje nagnute ravnine i sile trenja nagnute ravnine. Nakon toga, rješavanje vježbi koje uključuju nagnute ravnine trenjem omogućit će dobro razumijevanje kako se trebaju primijeniti Newtonova tri zakona, posebno temeljno načelo daje dinamika.
Pogledajte i: Kako riješiti vježbe na Newtonovim zakonima - korak po korak
kosa ravnina
kosa ravnina je vrsta jednostavnog stroja koji se sastoji od površine raspoređene pod kutom u vodoravnom smjeru. Na taj način, kada je tijelo oslonjeno na ovu površinu, sila utega koja djeluje na tijelo u smjeru okomita sada ima vodoravnu komponentu, tako da tijelo može kliziti duž ravnine, ako nijedna drugo snaga djelujte po njemu.
Sljedeća slika prikazuje situaciju u kojoj je tijelo mase m oslonjeno na nagnutu ravninu pod kutom θ u odnosu na x (vodoravni) smjer. Imajte na umu da zbog nagiba sila utega (P) počinje predstavljati P komponentex i P.g.
Analizom slike moguće je vidjeti da je Px je suprotna strana (C.O.) od kut θ i da je Pg, sukladno tome, je susjedna stranica (C.A) ovom kutu, iz tog razloga, ove se komponente mogu zapisati u smislu funkcija sinus i kosinus, na sljedeći način:
Slijedom toga, kada se rješavaju vježbe koje uključuju nagnutu ravninu, potrebno je da Newtonov 2. zakon primijeniti u smjerovima x i y. Stoga kažemo da je vektorski zbroj sila (rezultirajuća sila), u smjeru x i u smjeru y, mora biti jednaka umnošku tjestenina komponentama x i y ubrzanje:
Važno je zapamtiti da ako tijelo miruje ili, ipak, klizi konstantnom brzinom, tada će njegovo ubrzanje nužno biti jednako 0, prema Newtonov prvi zakon, zakon tromosti.
Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)
Sila trenja na kosoj ravnini
Sila trenja (Fdo) nastaje kada postoji kontakt između površina koje nisu savršeno glatke, ta sila ima porijeklomikroskopski i je proporcionalanna silu kompresije koju jedno tijelo vrši na drugo, poznat kao normalna čvrstoća.
Formula koja se koristi za izračunavanje sile trenja prikazana je dolje, pogledajte:
μ - koeficijent trenja
m - masa (kg)
g - gravitacija (m / s²)
Na prethodnoj je slici također prikazano da snaganormalan Ne, barem u većini vježbi, jednak y komponenti utega, to vrijedi kad ne postoje druge sile osim težine i normalne sile koje djeluju u smjeru y.
Postoje dva slučaja sile trenja, statička sila trenja i dinamička sila trenja. Prvi slučaj odnosi se na situaciju u kojoj tijelo miruje, drugi se odnosi na situaciju u kojoj tijelo klizi po nagnutoj ravnini.
Sila statičkog trenja uvijek je proporcionalna sili koja pokušava pokrenuti tijelo i ovo, ovo se povećava u istom omjeru kao i ono, sve dok tijelo ne počne kliziti po ravnini nagnut. U ovom slučaju, da bismo izračunali silu trenja, moramo koristiti koeficijentutrenjedinamičan, koji uvijek ima nižu vrijednost od koeficijent statičkog trenja.
Zapamtite da sila trenja uvijek djeluje u suprotnom smjeru iz kojeg tijelo klizi po nagnutoj ravnini, a to utječe na algebarski znak koji mu je dodijeljen tijekom rješavanja prema pozitivnoj orijentaciji x i y smjerova.
Pogledajte i: Slobodni pad - što je to, primjeri, formula i vježbe
Nagnuta ravnina s trenjem
Trenja nagnuta ravnina, u svom najjednostavnijem obliku, uključuje djelovanje sile utega i sile trenja. Tamo je trisituacijama što se s tim u vezi može uzeti u obzir: a prvi, u kojem je tijelo statično; The ponedjeljak, kada tijelo klizi stalnom brzinom; i treći, u kojem tijelo ubrzano klizi.
Na prvi i drugi slučaj, neto sila u smjerovima x i y je nula. Ono što ih razlikuje, zapravo je samo koeficijent trenja, koji je u prvom slučaju statičan, a u drugom dinamičan. U posljednjem slučaju koristi se koeficijent dinamičkog trenja, međutim rezultirajuća sila nije nula i, prema tome, jednaka je masi tijela pomnoženoj s ubrzanjem.
Da bismo primijenili u praksi i bolje razumjeli teoriju nagnute ravnine trenjem, potrebno je riješiti neke vježbe, možemo li?
Pogledajte i: Najvažnije teme mehaničke fizike za Enem
Vježbe riješene na kosoj ravnini trenjem
Pitanje 1) (UERJ) Drveni blok uravnotežen je na nagnutoj ravnini od 45 ° u odnosu na tlo. Intenzitet sile koju blok vrši okomito na nagnutu ravninu jednak je 2,0 N. Između bloka i nagnute ravnine, intenzitet sile trenja u njutnima jednak je:
a) 0,7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2,0
Predložak: slovo D
Rješenje:
Izjava navodi da je blok u ravnoteži, to znači da rezultirajuća sila na njemu bi trebao biti jednak 0, štoviše, normalna sila između bloka i nagnute ravnine jednaka je 2,0 N. Na temelju tih podataka vježba traži da izračunamo intenzitet sile trenja.
Ako bismo u ovoj rezoluciji neselektivno koristili formulu sile trenja, shvatili bismo da neki podaci nisu bili informirani izjavom, poput koeficijenta statičkog trenja, štoviše, pogriješili bismo, jer bi ova formula dopuštala izračunavamo maksimalnu vrijednost statičke sile trenja, a ne statičke sile trenja koja se nužno vrši Gradska četvrt, kvart.
Stoga je za rješavanje vježbe potrebno shvatiti da, nakon zaustavljanja bloka, sile u smjeru x, onaj koji je paralelan nagnutoj ravnini, poništiti, dakle, komponentu utega u smjeru x (Strx) i sila trenja, koja je suprotna ovoj komponenti, imaju jednake module, provjerite:
Nakon što smo razmotrili vektorski zbroj smjerova x i y, počeli smo rješavati izraze dobivene crvenom bojom, promatrajmo:
U prethodnom izračunu otkrili smo kolika je težina tijela P, a zatim na temelju jednakosti sile. trenja i Px, izračunavamo vrijednost ove sile koja je jednaka 2,0 N, pa je ispravna alternativa slovo D.
Pitanje 2) (PUC-RJ) Blok klizi iz mirovanja niz nagnutu ravninu koja s vodoravnicom čini kut od 45 °. Znajući da je tijekom pada ubrzanje bloka 5,0 m / s² i uzimajući u obzir g = 10 m / s², možemo reći da je koeficijent kinetičkog trenja između bloka i ravnine:
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,4
e) 0,5
Predložak:
Rješenje:
Da bismo riješili vježbu, moramo primijeniti Newtonov drugi zakon u smjerovima x i y. Krenimo od toga za x smjer, pa moramo imati na umu da neto sila u tom smjeru mora biti jednaka masi pomnoženoj s ubrzanjem:
Nakon zamjene Px i Fdo, pojednostavljujemo prisutne mase u svim terminima, a zatim reorganiziramo te pojmove, tako da izoliran je koeficijent trenja, zatim smo vrijednosti dobivene formule zamijenili i primijenili The distribucijsko vlasništvo u posljednjem koraku dobivanje vrijednosti jednake 0,3 za koeficijent trenja, stoga je ispravna alternativa slovo c.
Napisao Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
