HAI datarmiringdengan gesekandianggap sebagai mesin sederhana, serta menjadi salah satu aplikasi paling umum dan sehari-hari dari hukum Newton. Ini adalah permukaan lurus, diatur pada sudut miring dalam kaitannya dengan arah horizontal, di mana sebuah objek ditempatkan yang tunduk pada aksi gaya. kekuatan berat dan gesekan, yang terakhir dihasilkan oleh gaya kompresi, yang dikenal sebagai kekuatan normal, bekerja antara permukaan dan tubuh.
Untuk pemahaman yang lebih baik tentang topik yang ada, mari kita tinjau kembali gagasan tentang gaya gesekan bidang miring dan bidang miring. Setelah itu, latihan penyelesaian yang melibatkan bidang miring dengan gesekan akan memungkinkan memahami bagaimana tiga hukum Newton harus diterapkan, khususnya prinsip dasar memberi dinamika.
Lihat juga: Bagaimana menyelesaikan latihan tentang hukum Newton - langkah demi langkah
bidang miring
bidang miring adalah jenis pesawat sederhana yang terdiri dari permukaan yang disusun membentuk sudut terhadap arah horizontal.
Dengan cara ini, ketika sebuah benda ditopang pada permukaan ini, gaya berat yang bekerja pada tubuh dalam arah vertikal sekarang memiliki komponen horizontal, sehingga tubuh dapat meluncur di sepanjang bidang, jika tidak ada lain kekuatan bertindak di atasnya.
Gambar berikut menunjukkan situasi di mana benda bermassa m ditopang pada bidang miring dengan sudut terhadap arah x (horizontal). Perhatikan bahwa, karena kemiringan, gaya berat (P) mulai menghadirkan komponen Px dan Pkamu.
Dengan menganalisis gambar, adalah mungkin untuk melihat bahwa Px adalah sisi yang berlawanan (C.O.) dengan sudut dan P itukamu, akibatnya, adalah sisi yang berdekatan (C.A) ke sudut ini, untuk alasan ini, komponen-komponen ini dapat ditulis dalam bentuk fungsi sinus dan cosinus, dengan cara berikut:
Akibatnya, ketika menyelesaikan latihan yang melibatkan bidang miring, perlu bahwa Hukum 2 Newton diterapkan di kedua arah x dan y. Oleh karena itu, kami mengatakan bahwa jumlah vektor gaya (gaya yang dihasilkan), dalam arah x dan dalam arah y, harus sama dengan produk dari Semacam spageti oleh komponen x dan y dari percepatan:
Penting untuk diingat bahwa jika benda dalam keadaan diam atau, diam, meluncur dengan kecepatan konstan, maka percepatannya harus sama dengan 0, sesuai dengan Hukum 1 Newton, hukum inersia.
Gaya gesekan pada bidang miring
Gaya gesekan (Fsampai) timbul bila ada kontak antar permukaan yang tidak mulus sempurna, gaya ini memiliki asalmikroskopis dan sebandingdengan gaya kompresi yang diberikan satu tubuh pada yang lain, yang dikenal sebagai kekuatan normal.
Rumus yang digunakan untuk menghitung gaya gesekan ditunjukkan di bawah ini, periksa:
μ - koefisien gesekan
saya - massa (kg)
g – gravitasi (m/s²)
Pada gambar sebelumnya, juga ditunjukkan bahwa kekuatannormal Tidak, setidaknya di sebagian besar latihan, sama dengan komponen y dari berat, ini benar bila tidak ada gaya selain berat dan gaya normal yang bekerja dalam arah y.
Ada dua kasus gaya gesekan, yaitu: gaya gesekan statis dan gaya gesekan dinamis. Kasus pertama berlaku untuk situasi di mana tubuh diam, yang kedua terkait dengan situasi di mana tubuh meluncur pada bidang miring.
Gaya gesekan statis selalu sebanding dengan gaya yang mencoba membuat benda bergerak, dan dengan ini, yang ini meningkat dalam proporsi yang sama dengan itu, sampai tubuh mulai meluncur di pesawat miring. Dalam hal ini, untuk menghitung gaya gesekan, kita harus menggunakan koefisiendigesekandinamis, yang selalu memiliki nilai lebih rendah dari koefisien gesekan statis.
Ingatlah bahwa gaya gesekan selalu bertindak dalam arah yang berlawanan dari mana tubuh meluncur pada bidang miring, dan ini mempengaruhi tanda aljabar yang ditetapkan padanya selama penyelesaian menurut orientasi positif dari arah x dan y.
Lihat juga: Jatuh bebas - apa itu, contoh, formula, dan latihan
Bidang miring dengan gesekan
Bidang miring gesekan, dalam bentuknya yang paling sederhana, melibatkan aksi gaya berat dan gaya gesekan. Ada tigasituasi yang dapat dipertimbangkan dalam hal ini: a pertama, di mana tubuh statis; Itu Senin, ketika tubuh meluncur dengan kecepatan konstan; dan ketiga, di mana tubuh meluncur dengan cara yang dipercepat.
Pada kasus pertama dan kedua, gaya total dalam arah x dan y adalah nihil. Yang membedakan mereka sebenarnya hanyalah koefisien gesekan, yang, dalam kasus pertama, statis, dan, dalam kasus kedua, dinamis. Dalam kasus terakhir, koefisien gesekan dinamis digunakan, namun, gaya yang dihasilkan tidak nol dan, oleh karena itu, sama dengan massa benda dikalikan dengan percepatan.
Untuk mempraktikkan dan lebih memahami teori bidang miring dengan gesekan, perlu untuk menyelesaikan beberapa latihan, ya?
Lihat juga: Topik terpenting fisika mekanik untuk Enem
Latihan diselesaikan pada bidang miring dengan gesekan
Pertanyaan 1) (UERJ) Sebuah balok kayu diseimbangkan pada bidang miring 45º terhadap tanah. Intensitas gaya yang diberikan balok tegak lurus terhadap bidang miring sama dengan 2,0 N. Antara balok dan bidang miring, intensitas gaya gesekan, dalam newton, sama dengan:
a) 0,7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2.0
Templat: huruf D
Resolusi:
Pernyataan tersebut menyatakan bahwa balok dalam keadaan setimbang, ini berarti gaya yang dihasilkan di atasnya harus sama dengan 0, apalagi, gaya normal antara balok dan bidang miring sama dengan 2.0 N Berdasarkan informasi ini, latihan meminta kita untuk menghitung intensitas gaya gesekan.
Jika, dalam resolusi ini, kami menggunakan rumus gaya gesekan tanpa pandang bulu, kami akan menyadari bahwa beberapa data tidak diinformasikan oleh pernyataan, seperti koefisien gesekan statis, apalagi, kita akan membuat kesalahan, karena rumus ini akan memungkinkan kami menghitung nilai maksimum gaya gesekan statis dan bukan gaya gesekan statis yang harus diberikan pada blok.
Oleh karena itu, untuk menyelesaikan latihan, perlu disadari bahwa, setelah balok dihentikan, gaya-gayanya dalam arah x, salah satu yang sejajar dengan bidang miring, membatalkan, oleh karena itu, komponen berat dalam arah x (Px) dan gaya gesekan, yang berlawanan dengan komponen ini, memiliki modul yang sama, periksa:
Setelah mempertimbangkan jumlah vektor dari arah x dan y, kami mulai menyelesaikan ekspresi yang diperoleh dalam warna merah, amati:
Dalam perhitungan sebelumnya, kami mengetahui berapa berat P tubuh, kemudian berdasarkan kesetaraan antara gaya. gesekan dan Px, kami menghitung nilai gaya ini, yang sama dengan 2,0 N, jadi alternatif yang benar adalah huruf D.
Pertanyaan 2) (PUC-RJ) Sebuah balok meluncur dari keadaan diam menuruni bidang miring yang membentuk sudut 45° terhadap horizontal. Mengetahui bahwa selama jatuh, percepatan balok adalah 5,0 m/s² dan mengingat g = 10 m/s², kita dapat mengatakan bahwa koefisien gesekan kinetik antara balok dan bidang adalah:
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,4
e) 0,5
Templat:
Resolusi:
Untuk menyelesaikan latihan, kita harus menerapkan hukum ke-2 Newton dalam arah x dan y. Mari kita mulai dengan melakukan ini untuk arah x, jadi kita harus ingat bahwa gaya total ke arah itu harus sama dengan massa dikalikan percepatan:
Setelah mengganti Px dan Fsampai, kami menyederhanakan massa yang ada dalam semua istilah, kemudian kami mengatur ulang istilah-istilah ini, sehingga koefisien gesekan diisolasi, kemudian kami mengganti nilai-nilai dalam rumus yang diperoleh dan diterapkan Itu sifat distributif pada langkah terakhir, diperoleh nilai yang sama dengan 0,3 untuk koefisien gesekan, oleh karena itu, alternatif yang benar adalah huruf c.
Oleh Rafael Hellerbrock
guru fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm