O vlakgekanteldmet wrijvingwordt beschouwd als een eenvoudige machine, maar ook als een van de meest voorkomende en alledaagse toepassingen van De wetten van Newton. Het is een recht oppervlak, opgesteld onder een schuine hoek ten opzichte van de horizontale richting, waarop een object wordt geplaatst dat onderhevig is aan de werking van de krachten gewicht en wrijving, de laatste geproduceerd door de compressiekracht, bekend als normale kracht, werkt tussen het oppervlak en het lichaam.
Laten we, voor een beter begrip van het onderhavige onderwerp, de ideeën van hellend vlak en hellend vlak wrijvingskracht eens bekijken. Daarna zal het oplossen van oefeningen met hellende vlakken met wrijving een goede begrijpen hoe de drie wetten van Newton moeten worden toegepast, in het bijzonder het fundamentele principe geeft dynamiek.
Zie ook: Hoe oefeningen op de wetten van Newton op te lossen - stap voor stap
Hellend vlak
Hellend vlak is een soort eenvoudige machine die bestaat uit een oppervlak dat onder een hoek met de horizontale richting is opgesteld.
Op deze manier, wanneer een lichaam op dit oppervlak wordt ondersteund, werkt de gewichtskracht op het lichaam in de richting verticaal heeft nu een horizontale component, zodat het lichaam langs het vlak kan glijden, als er geen is andere kracht handel er naar.
De volgende afbeelding toont een situatie waarin een lichaam met massa m op een hellend vlak wordt ondersteund onder een hoek ten opzichte van de x (horizontale) richting. Merk op dat, vanwege de helling, de gewichtskracht (P) de P-componenten begint te presenterenX en Pja.
Door de figuur te analyseren, is het mogelijk om te zien dat PX is de andere kant (C.O.) van de hoek θ en die Pja, bijgevolg is de aangrenzende zijde (C.A) aan deze hoek, om deze reden, deze componenten kunnen worden geschreven in termen van de functies sinus en cosinus, op de volgende manier:
Bij het oplossen van oefeningen waarbij een hellend vlak betrokken is, het is noodzakelijk dat de De 2e wet van Newton worden toegepast in zowel de x- als de y-richting. Daarom zeggen we dat de vectorsom van de krachten (resulterende kracht), in de x-richting en in de y-richting, moet gelijk zijn aan het product van de pasta door de x- en y-componenten van de versnelling:
Het is belangrijk om te onthouden dat als het lichaam in rust is of nog steeds met een constante snelheid glijdt, de versnelling noodzakelijkerwijs gelijk zal zijn aan 0, volgens de De eerste wet van Newton, de traagheidswet.
Wrijvingskracht op het hellend vlak
De wrijvingskracht (Ftot) ontstaat wanneer er contact is tussen oppervlakken die niet perfect glad zijn, deze kracht heeft oorsprongmicroscopisch en is proportioneelaan de compressiekracht die het ene lichaam op het andere uitoefent, bekend als normale sterkte.
De formule die wordt gebruikt om de wrijvingskracht te berekenen, wordt hieronder weergegeven, bekijk het eens:
μ - wrijvingscoëfficiënt
m – massa (kg)
g – zwaartekracht (m/s²)
In de vorige afbeelding is ook te zien dat de krachtnormaal Nee, althans in de meeste oefeningen, gelijk aan de y-component van het gewicht, dit is waar wanneer er geen andere krachten zijn dan het gewicht en de normaalkrachten die in de y-richting werken.
Er zijn twee gevallen van wrijvingskracht, de statische wrijvingskracht: en de dynamische wrijvingskracht. Het eerste geval is van toepassing op de situatie waarin het lichaam in rust is, het tweede heeft betrekking op de situatie waarin het lichaam op het hellend vlak glijdt.
De kracht van statische wrijving is altijd evenredig met de kracht die het lichaam in beweging probeert te brengen, en door deze, deze neemt in dezelfde verhouding toe, totdat het lichaam op het vliegtuig begint te glijden gekanteld. In dit geval, om de wrijvingskracht te berekenen, moeten we de gebruiken coëfficiëntinwrijvingdynamisch, die altijd een lagere waarde heeft dan de statische wrijvingscoëfficiënt.
Onthoud dat de wrijvingskracht werkt altijd in de tegenovergestelde richting van waaruit het lichaam op het hellende vlak glijdt, en dit beïnvloedt het algebraïsche teken dat eraan is toegewezen tijdens het oplossen volgens de positieve oriëntatie van de x- en y-richtingen.
Zie ook: Vrije val - wat is het, voorbeelden, formule en oefeningen
Hellend vlak met wrijving
Het hellende wrijvingsvlak, in zijn eenvoudigste vorm, omvat de actie van gewichtskracht en wrijvingskracht;. Er is driesituaties dat in dit verband kan worden overwogen: a eerste, waarin het lichaam statisch is; De maandag, wanneer het lichaam met constante snelheid glijdt; en de derde, waarin het lichaam versneld glijdt.
Bij de eerste en tweede geval, is de netto kracht in de x- en y-richtingen nul. Wat hen onderscheidt, is eigenlijk alleen de wrijvingscoëfficiënt, die in het eerste geval statisch is en in het tweede geval dynamisch. In het laatste geval wordt de dynamische wrijvingscoëfficiënt gebruikt, maar de resulterende kracht is niet nul en is daarom gelijk aan de massa van het lichaam vermenigvuldigd met de versnelling.
Om de theorie van het hellend vlak met wrijving in praktijk te brengen en beter te begrijpen, moeten we enkele oefeningen oplossen, zullen we?
Zie ook: De belangrijkste onderwerpen van mechanische fysica voor Enem
Oefeningen opgelost op een hellend vlak met wrijving
Vraag 1) (UERJ) Een blok hout wordt gebalanceerd op een 45º hellend vlak ten opzichte van de grond. De intensiteit van de kracht die het blok loodrecht op het hellend vlak uitoefent is gelijk aan 2,0 N. Tussen het blok en het hellend vlak is de intensiteit van de wrijvingskracht, in newton, gelijk aan:
a) 0,7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2.0
Sjabloon: letter D
Resolutie:
De verklaring stelt dat het blok in evenwicht is, dit betekent dat de resulterende kracht daarop moet gelijk zijn aan 0, bovendien is de normaalkracht tussen het blok en het hellend vlak gelijk aan 2,0 N. Op basis van deze informatie vraagt de oefening ons om de intensiteit van de wrijvingskracht te berekenen.
Als we in deze resolutie zonder onderscheid de wrijvingskrachtformule zouden gebruiken, zouden we beseffen dat sommige gegevens niet op de hoogte waren door de verklaring, zoals de statische wrijvingscoëfficiënt, bovendien zouden we een fout maken, omdat deze formule zou toestaan we berekenen de maximale waarde van de statische wrijvingskracht en niet de statische wrijvingskracht die noodzakelijkerwijs wordt uitgeoefend het blok.
Daarom, om de oefening op te lossen, is het noodzakelijk om te beseffen dat, zodra het blok is gestopt, de krachten in de x-richting, degene die evenwijdig is aan het hellend vlak, dus de gewichtscomponent in de x-richting tenietdoen (PX) en de wrijvingskracht, die tegengesteld is aan dit onderdeel, hebben gelijke modules, controleer:
Na de vectorsom van de x- en y-richtingen te hebben overwogen, begonnen we de verkregen uitdrukkingen in de rode kleur op te lossen, zie:
In de vorige berekening kwamen we erachter wat het gewicht P van het lichaam was, toen gebaseerd op de gelijkheid van de kracht. van wrijving en Px, berekenen we de waarde van deze kracht, die gelijk is aan 2,0 N, dus het juiste alternatief is de letter D.
Vraag 2) (PUC-RJ) Een blok glijdt vanuit rust naar beneden in een hellend vlak dat een hoek van 45° maakt met de horizontaal. Wetende dat de versnelling van het blok tijdens de val 5,0 m/s² is en g = 10 m/s² beschouwend, kunnen we zeggen dat de kinetische wrijvingscoëfficiënt tussen het blok en het vlak:
a) 0.1
b) 0.2
c) 0.3
d) 0,4
e) 0,5
Sjabloon:
Resolutie:
Om de oefening op te lossen, moeten we de 2e wet van Newton toepassen in de x- en y-richtingen. Laten we beginnen met dit te doen voor de x-richting, dus we moeten onthouden dat de netto kracht in deze richting gelijk moet zijn aan de massa maal de versnelling:
Na het vervangen van PX en Ftot, we vereenvoudigen de massa's die in alle termen aanwezig zijn, dan reorganiseren we deze termen, zodat de wrijvingscoëfficiënt werd geïsoleerd, vervolgens hebben we de waarden in de verkregen formule vervangen en toegepast De distributieve eigenschap in de laatste stap, het verkrijgen van een waarde gelijk aan 0,3 voor de wrijvingscoëfficiënt, daarom is het juiste alternatief de letter c.
Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm
