Hellend vlak: wat is het, typen, formules, oefeningen

O vlakgekanteld is een eenvoudige machine die kan worden gebruikt om de intensiteit van de kracht die in een bepaalde richting wordt toegepast. is aanwezig in hellingen, schroeven,wiggen,messen enz. De studie van het hellend vlak omvat kennis van: vectoren en is een van de belangrijkste toepassingen van De wetten van Newton.

Zie ook:WHAen eerder mechanica studeren Te doen de vijand?

Hellend vlak theorie

Wanneer een object op het hellend vlak wordt ondersteund, is de kracht Gewicht die je naar het centrum van de aarde trekt, is verdeeld in twee componenten, de P_X en P_ja, verdeeld langs de horizontale en verticale richtingen. Dus, het wordt gemakkelijker om een ​​zwaar voorwerp langs de helling te tillen, omdat de kracht die op het lichaam moet worden uitgeoefend kleiner is dan in de situatie waarin het lichaam tot een bepaalde hoogte wordt opgetild en uitsluitend in verticale richting beweegt.

Het hellend vlak is een eenvoudige machine die bestaat uit een oppervlak dat een hoek vormt met de horizontaal.

Hoewel de kracht die nodig is om een ​​lichaam over een hellend vlak te tillen kleiner is dan de kracht om het verticaal op te tillen, energiegeconsumeerdhet is hetzelfde, naarmate de af te leggen afstand ook groter wordt. Om dit te begrijpen, denk maar aan de werk uitgevoerd op het lichaam, wat afhankelijk is van het product tussen kracht en afgelegde afstand.

In de eenvoudigste situatie tussen de hellende vlakken, er is de actie van slechts twee krachten: gewicht en normaal. Deze situatie wordt geïllustreerd in de volgende figuur:

Op het hellend vlak is de gewichtskracht verdeeld in twee componenten: P_X en P_ja.

Om de berekeningen te vergemakkelijken, helt de referentie die is aangenomen voor de studie van het hellend vlak ook een zekere hoek θ ten opzichte van de horizontale richting, zodat de x-richting van het frame evenwijdig is aan het vlak gekanteld.

Hellend vlak formules

Om oefeningen op te lossen waarbij de krachten betrokken zijn die werken op een lichaam dat op een hellend vlak wordt ondersteund, moeten we de toepassen De 2e wet van Newton voor zowel de x- als de y-richting. Het resultaat gelijkstellen aan 0, wanneer het lichaam in rust is of glijdt met snelheidconstante, of het product van massa en versnelling.

De som van de krachten in de x- en y-richting moet nul zijn of gelijk zijn aan de massa vermenigvuldigd met de versnelling.

In de x-richting van het hellend vlak van de figuur werkt er maar één kracht, de x-component van het gewicht, dus deze is gelijk aan de netto kracht op het lichaam in de x-richting.

sinds P_X is de zijde overstaande hoek θ, deze is gelijk aan het product van het gewicht en de sinus van hoek θ. Verder is, volgens het verkregen resultaat, het blok dat op het hellend vlak wordt ondersteund onderhevig aan een versnelling kleiner dan de zwaartekracht versnelling.

In de y-richting hebben we de werking van de normaalkracht en de y-component van het gewicht, die in dit geval elkaar opheffen.

Op het hellend vlak is de normaal gelijk aan de y-component van het gewicht als er geen andere krachten op het lichaam in verticale richting werken.

Lees ook: Tractie - de kracht die op een lichaam wordt uitgeoefend door middel van touwen

Hellend vlak met wrijving

het hellend vlak met wrijving is degene waar het hellende oppervlak is niet perfect glad, maar heeft een bepaalde wrijvingscoëfficiënt (μ). Wanneer een blok op het hellend vlak rust, wijst de wrijvingskracht in de x-richting van het vlak en in de tegenovergestelde richting van de x-component van de gewichtskracht. Daarnaast is de module wrijvingskracht het is recht evenredig met de wrijvingscoëfficiënt van het vlak vermenigvuldigd met de modulus van de normaalkracht.

Meer weten over het onderwerp? Ga naar ons specifieke artikel: Pschuine kant met wrijving. Daarin kun je meer voorbeelden en opgeloste oefeningen over het onderwerp bekijken.

Opgeloste oefeningen op het hellend vlak

Vraag 1 -Een lichaam van 10 kg wordt ondersteund op een hellend vlak van 45° ten opzichte van de horizontale richting. Bepaal de geschatte grootte van de versnelling die door dit lichaam wordt ontwikkeld.

Gegevens: √2 = 1,41.

a) 8 m/s²

b) 7 m/s²

c) 6 m/s²

d) 5m/s²

Resolutie

Om de oefening op te lossen, onthoud gewoon dat de versnelling die door het hellend vlak wordt verkregen, is gerelateerd aan de x-component van zijn gewicht, dus het kan gemakkelijk worden berekend met de formule De volgende:

Op basis van de bovenstaande berekening vinden we dat de versnelling die op het lichaam inwerkt ongeveer 7 m/s² is, dus het juiste alternatief is de letter B.

Vraag 2 - Een lichaam wordt vanuit rust verlaten op een hellend vlak en glijdt met een versnelling van 5 m/s² in een gebied waar de zwaartekracht gelijk is aan 10 m/s². De hoek gevormd tussen het vlak en de horizontale richting is:

a) 90º.

b) 60e.

c) 30e.

d) 15e.

Resolutie:

Laten we de formule gebruiken waarmee we de versnelling kunnen berekenen van een object dat vrij op een hellend vlak schuift. Kijk maar:

Gebaseerd op het resultaat gevonden voor de sinus van de hoek, gelijk aan 0,5, en wetend via de tabel van opmerkelijke hoeken dat zo'n hoek gelijk is aan 30°, is het juiste antwoord de letter C.

Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar

Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado.htm