Ferde sík súrlódással: képletek és gyakorlatok

O lakásmegdőltval vel súrlódásegyszerű gépnek tekinthető, valamint az egyik leggyakoribb és mindennapi alkalmazás Newton törvényei. Ez egy vízszintes irányhoz képest ferde szögben elrendezett egyenes felület, amelyre egy tárgyat helyeznek, amely a kényszeríti a súlyt és súrlódás, utóbbit az úgynevezett nyomóerő váltja ki normális erő, a felszín és a test között hat.

A kérdéses téma jobb megértése érdekében tekintsük át a ferde sík és a ferde sík súrlódási erő elképzeléseit. Ezt követően olyan gyakorlatok megoldása, amelyek ferde síkokat tartalmaznak súrlódással, lehetővé teszik a jót annak megértése, hogyan kell alkalmazni Newton három törvényét, különös tekintettel az alapelvre ad dinamika.

Lásd még: Hogyan oldhatjuk meg a Newton-törvényekkel kapcsolatos gyakorlatokat - lépésről lépésre

ferde sík

ferde sík olyan típusú egyszerű gép, amely a vízszintes irányba szöget bezáró felületből áll. Ily módon, ha egy test ezen a felületen van megtámasztva, a testre ható súlyerő az irányban A vertikálisnak most van egy vízszintes eleme, így a test a sík mentén csúszhat, ha nincs Egyéb

erő cselekedjen rajta.

A ferde síkot rámpákon használják, hogy megkönnyítsék a hozzáférést, mivel kevesebb erőre van szükségük a mászáshoz, mint például a lépcsőn.

A következő ábra azt a helyzetet mutatja, amelyben egy m tömegű test egy ferde síkra van támasztva egy angle szögben az x (vízszintes) irányhoz képest. Vegye figyelembe, hogy a dőlés miatt a súlyerő (P) elkezdi bemutatni a P alkatrészeket_x és P_y.

Az ábra elemzésével megállapítható, hogy P_x a szemközti oldal (C.O.) a szög θ és hogy P_ykövetkezésképpen ennek a szögnek a szomszédos oldala (C.A) van, ezért ezek az összetevők a függvények szempontjából írhatók szinusz és koszinusz, a következő módon:

Következésképpen, ha olyan gyakorlatokat oldunk meg, amelyek ferde síkkal járnak, szükséges, hogy a Newton 2. törvénye x és y irányban egyaránt alkalmazható. Ezért azt mondjuk, hogy a vektor összege az erők (eredő erő) értéke x irányban és y irányban megegyezik a szorzat szorzatával tészta a x és y komponenseivel gyorsulás:

Fontos megjegyezni, hogy ha a test nyugalomban van, vagy még mindig állandó sebességgel csúszik, akkor a gyorsulása szükségszerűen egyenlő lesz 0-val, a Newton 1. törvénye, a tehetetlenségi törvény.

Súrlódási erő a ferde síkon

A súrlódási erő (F_amíg) akkor keletkezik, amikor a nem tökéletesen sima felületek, ez az erő érintkezik eredete vanmikroszkopikus és van arányosaz egyik test által a másikra kifejtett nyomóerőre, normál szilárdság néven ismert.

Az alábbiakban látható a súrlódási erő kiszámításához használt képlet, ellenőrizze:

μ - súrlódási együttható

m - tömeg (kg)

g - gravitáció (m / s²)

Az előző képen az is látható, hogy a erőNormál Nem, legalább a legtöbb gyakorlatban megegyezik a tömeg y komponensével, ez igaz, amikor a súlyon és az y irányban ható normál erőkön kívül nincs más erő.

Két esetben van súrlódási erő, a statikus súrlódási erő és a dinamikus súrlódási erő. Az első eset arra a helyzetre vonatkozik, amikor a test nyugalomban van, a második azzal a helyzettel kapcsolatos, amikor a test a ferde síkon csúszik.

A statikus súrlódás ereje mindig arányos azzal az erővel, amely megpróbálja mozgásba hozni a testet, és ez, ez ugyanabban az arányban növekszik, mint addig, amíg a test el nem kezd csúszni a síkon megdőlt. Ebben az esetben a súrlódási erő kiszámításához a együtthatóban bensúrlódásdinamikus, amelynek értéke mindig alacsonyabb, mint a statikus súrlódási együttható.

Ne feledje, hogy a súrlódási erő mindig az ellenkező irányba hat, ahonnan a test a ferde síkon csúszik, és ez befolyásolja a megoldás során hozzá rendelt algebrai jelet az x és y irány pozitív irányának megfelelően.

Lásd még: Szabad esés - mi ez, példák, képlet és gyakorlatok

Ferde sík súrlódással

A súrlódó ferde sík, a legegyszerűbb formájában, magában foglalja a súlyerő és a súrlódási erő hatását. Van háromhelyzetek amelyet e tekintetben figyelembe lehet venni: a első, amelyben a test statikus; A hétfő, amikor a test állandó sebességgel csúszik; és a harmadik, amelyben a test gyorsított módon csúszik.

A első és második eset, az x és y irányú nettó erő nulla. Ami megkülönbözteti őket, valójában csak a súrlódási együttható, amely az első esetben statikus, a másodikban pedig dinamikus. Az utolsó esetben a dinamikus súrlódás együtthatóját alkalmazzuk, azonban a kapott erő nem nulla, ezért egyenlő a test tömegével és a gyorsítással megszorzott tömeggel.

A gyakorlatban és a súrlódó ferde sík elméletének jobb megértése érdekében meg kell oldani néhány gyakorlatot, igaz?

Lásd még: A mechanikai fizika legfontosabb témái Enem számára

A ferde síkon súrlódással megoldott gyakorlatok

1. kérdés) (UERJ) A fadarab a 45 ° -os ferde síkban kiegyensúlyozott a talajhoz képest. A blokk által a ferde síkra merőlegesen kifejtett erő intenzitása 2,0 N. A blokk és a ferde sík között a súrlódási erő intenzitása newtonban egyenlő:

a) 0,7

b) 1,0

c) 1.4

d) 2.0

Sablon: D betű

Felbontás:

A nyilatkozat kimondja, hogy a blokk egyensúlyban van, ez azt jelenti, hogy a keletkező erő rajta egyenlőnek kell lennie 0-val, ráadásul a blokk és a ferde sík közötti normál erő egyenlő 2,0 N. Ezen információk alapján a gyakorlat arra kér bennünket, hogy számítsuk ki a súrlódási erő intenzitását.

Ha ebben a felbontásban válogatás nélkül használnánk a súrlódási erő képletét, akkor rájönnénk, hogy egyes adatokat nem tájékoztattak állítással, például a statikus súrlódási együtthatóval, ráadásul hibát követnénk el, mivel ez a képlet lehetővé tenné kiszámoljuk a statikus súrlódási erő maximális értékét és nem a szükségszerűen kifejtett statikus súrlódási erőt a háztömb.

Ezért a gyakorlat megoldásához fel kell ismerni, hogy a blokk leállítása után az erők x irányban, amely párhuzamos a ferde síkkal, az x irányú súlyösszetevő így törlődik (P_x) és az ezzel a komponenssel ellentétes súrlódási erő egyenlő modulokkal rendelkezik, ellenőrizze:

Miután figyelembe vettük az x és y irány vektorösszegét, elkezdtük megoldani a vörös színben kapott kifejezéseket, figyeljük meg:

Az előző számítás során megtudtuk, hogy mi a test P súlya, majd az erő közötti egyenlőség alapján. a súrlódás és a Px értékét kiszámítjuk ennek az erőnek az értékét, amely megegyezik 2,0 N-vel, tehát a helyes alternatíva a betű D.

2. kérdés (PUC-RJ) Egy tömb a pihenőből csúszik le egy ferde síkon, amely a vízszintessel 45 ° -os szöget zár be. Tudva, hogy az esés során a blokk gyorsulása 5,0 m / s², és figyelembe véve a g = 10 m / s² értéket, azt mondhatjuk, hogy a blokk és a sík közötti kinetikai súrlódási együttható:

a) 0,1

b) 0,2

c) 0,3

d) 0,4

e) 0,5

Sablon:

Felbontás:

A gyakorlat megoldásához Newton második törvényét kell alkalmaznunk x és y irányban. Kezdjük azzal, hogy ezt az x irányra tesszük, ezért emlékeznünk kell arra, hogy az ebben az irányban érvényes nettó erőnek meg kell egyeznie a tömeg és a gyorsulás szorzatával:

P leváltása után_x és F_amíg, minden szempontból leegyszerűsítjük a jelenlévő tömegeket, majd ezeket a feltételeket átszervezzük úgy, hogy a súrlódási együtthatót izoláltunk, majd behelyettesítettük a kapott képlet értékeit és alkalmaztuk A elosztó vagyon az utolsó lépésben a súrlódási együttható 0,3-nak megfelelő értékének megszerzése, ezért a helyes alternatíva a c betű.

Rafael Hellerbrock
Fizikatanár 

Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm