O mieszkanieprzechylonyz tarciejest uważana za prostą maszynę, a także jako jedno z najczęstszych i codziennych zastosowań applications Prawa Newtona. Jest to prosta powierzchnia, ułożona pod skosem w stosunku do kierunku poziomego, na której umieszczany jest przedmiot poddawany działaniu wymusza ciężar i tarcie, to ostatnie wytwarzane przez siłę ściskającą, znaną jako normalna siładziała między powierzchnią a ciałem.
Aby lepiej zrozumieć omawiany temat, przejrzyjmy idee siły tarcia nachylonej płaszczyzny i nachylonej płaszczyzny. Następnie rozwiązywanie ćwiczeń obejmujących pochyłe płaszczyzny z tarciem pozwoli na dobre zrozumienie, w jaki sposób należy stosować trzy prawa Newtona, w szczególności podstawową zasadę daje dynamika.
Zobacz też: Jak rozwiązywać ćwiczenia z praw Newtona - krok po kroku
równia pochyła
równia pochyła to rodzaj prostej maszyny, która składa się z powierzchni ułożonej pod kątem do kierunku poziomego. W ten sposób, gdy ciało jest podparte na tej powierzchni, siła ciężaru działająca na ciało w kierunku pion ma teraz składową poziomą, dzięki czemu ciało może ślizgać się po płaszczyźnie, jeśli nie ma inny siła działać na tym.
Poniższy rysunek przedstawia sytuację, w której ciało o masie m jest podparte na płaszczyźnie nachylonej pod kątem θ w stosunku do kierunku x (poziomego). Zauważ, że ze względu na pochylenie, siła ciężaru (P) zaczyna przedstawiać składowe Px i ptak.
Analizując figurę, można zauważyć, że Px jest stroną przeciwną (C.O.) do kąt θ i że Ptak, w konsekwencji jest bokiem przyległym (C.A) do tego kąta, z tego powodu, te komponenty można zapisać w kategoriach funkcji sinus i cosinus, w następujący sposób:
W związku z tym, rozwiązując ćwiczenia z pochyloną płaszczyzną, konieczne jest, aby Drugie prawo Newtona być stosowane w obu kierunkach x i y. Dlatego mówimy, że suma wektorów sił (siła wynikowa), w kierunku x oraz w kierunku y, musi być równa iloczynowi makaron przez składowe x i y przyśpieszenie:
Należy pamiętać, że jeśli ciało jest w spoczynku lub nadal ślizga się ze stałą prędkością, to jego przyspieszenie będzie z konieczności równe 0, zgodnie z I prawo Newtona, prawo bezwładności.
Siła tarcia na pochyłej płaszczyźnie
Siła tarcia (Faż do) powstaje, gdy dochodzi do kontaktu między powierzchniami, które nie są idealnie gładkie, ta siła ma pochodzeniemikroskopijny i jest proporcjonalnydo siły ściskającej, jaką jedno ciało wywiera na drugie, znany jako normalna siła.
Wzór używany do obliczenia siły tarcia pokazano poniżej, sprawdź go:
μ - współczynnik tarcia
m – masa (kg)
sol – grawitacja (m/s²)
Na poprzednim obrazku pokazano również, że siłanormalna Nie, przynajmniej w większości ćwiczeń, równy składowej y wagi, dzieje się tak, gdy nie ma innych sił niż ciężar i siły normalne działające w kierunku y.
Istnieją dwa przypadki siły tarcia, siła tarcia statycznego i dynamiczna siła tarcia. Pierwszy przypadek dotyczy sytuacji, w której ciało znajduje się w spoczynku, drugi dotyczy sytuacji, w której ciało ślizga się po równi pochyłej.
Siła tarcia statycznego jest zawsze proporcjonalna do siły, która próbuje wprawić ciało w ruch, a przez and ten rośnie w tej samej proporcji, aż ciało zacznie ślizgać się po samolocie przechylony. W takim przypadku, aby obliczyć siłę tarcia, musimy użyć współczynnikwtarciedynamiczny, który zawsze ma niższą wartość niż współczynnik tarcia statycznego.
Pamiętaj, że siła tarcia zawsze działa w przeciwnym kierunku, z którego ciało ślizga się po pochyłej płaszczyźnie, a to wpływa na przypisany mu znak algebraiczny podczas rozwiązywania zgodnie z dodatnią orientacją kierunków x i y.
Zobacz też: Swobodny spadek - co to jest, przykłady, wzór i ćwiczenia
Pochylona płaszczyzna z tarciem
Płaszczyzna nachylona na skutek tarcia, w najprostszej postaci, obejmuje działanie siły ciężaru i siły tarcia. Jest trzysytuacje które można rozważyć w tym zakresie: a pierwszy, w którym ciało jest statyczne; poniedziałek, gdy ciało ślizga się ze stałą prędkością; i trzeci, w którym ciało ślizga się w przyspieszony sposób.
Na pierwszy i drugi przypadek, siła wypadkowa w kierunkach x i y wynosi zero. To, co je wyróżnia, to po prostu współczynnik tarcia, który w pierwszym przypadku jest statyczny, aw drugim dynamiczny. W ostatnim przypadku stosuje się współczynnik tarcia dynamicznego, jednak siła wypadkowa jest niezerowa, a zatem równa masie ciała pomnożonej przez przyspieszenie.
Aby wprowadzić w życie i lepiej zrozumieć teorię pochyłej płaszczyzny z tarciem, konieczne jest rozwiązanie niektórych ćwiczeń, prawda?
Zobacz też: Najważniejsze tematy fizyki mechanicznej dla Enem
Ćwiczenia rozwiązywane na pochyłej płaszczyźnie z tarciem
Pytanie 1) (UERJ) Drewniany blok jest wyważony na płaszczyźnie nachylonej pod kątem 45º w stosunku do podłoża. Natężenie siły, jaką blok wywiera prostopadle do pochylonej płaszczyzny, wynosi 2,0 N. Pomiędzy blokiem a pochyloną płaszczyzną intensywność siły tarcia w niutonach jest równa:
a) 0,7
b) 1,0
c) 1,4
d) 2,0
Szablon: litera D
Rozkład:
Stwierdzenie mówi, że blok jest w równowadze, co oznacza, że wypadkowa siła na nim powinna być równa 0, ponadto siła normalna między blokiem a pochyloną płaszczyzną jest równa 2,0 N. Na podstawie tych informacji ćwiczenie prosi nas o obliczenie intensywności siły tarcia.
Gdybyśmy w tej rezolucji wykorzystali wzór siły tarcia bezkrytycznie, zdalibyśmy sobie sprawę, że niektóre dane nie zostały poinformowane przez stwierdzenie, jak np. współczynnik tarcia statycznego, popełnilibyśmy zresztą błąd, gdyż ta formuła pozwoliłaby obliczamy maksymalną wartość siły tarcia statycznego, a nie siłę tarcia statycznego, na którą siłą rzeczy wywierana jest siła blok.
Dlatego, aby rozwiązać ćwiczenie, należy zdać sobie sprawę, że po zatrzymaniu bloku siły block w kierunku x, który jest równoległy do płaszczyzny pochyłej, znosi zatem składnik ciężaru w kierunku x (Px) i siła tarcia, która jest przeciwna do tej składowej, mają równe moduły, sprawdź:
Po rozważeniu sumy wektorowej kierunków x i y przystąpiliśmy do rozwiązywania wyrażeń otrzymanych w kolorze czerwonym, obserwuj:
W poprzednich obliczeniach dowiedzieliśmy się, jaka była masa ciała P, a następnie na podstawie równości sił. tarcia i Px, obliczamy wartość tej siły, która jest równa 2,0 N, więc prawidłową alternatywą jest litera RE.
Pytanie 2) (PUC-RJ) Blok ześlizguje się ze spoczynku po nachylonej płaszczyźnie, która tworzy z poziomem kąt 45°. Wiedząc, że podczas upadku przyspieszenie klocka wynosi 5,0 m/s² i biorąc pod uwagę g = 10 m/s², możemy powiedzieć, że współczynnik tarcia kinetycznego między klockiem a płaszczyzną wynosi:
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,4
e) 0,5
Szablon:
Rozkład:
Aby rozwiązać ćwiczenie, musimy zastosować drugie prawo Newtona w kierunkach x i y. Zacznijmy od zrobienia tego dla kierunku x, więc musimy pamiętać, że siła wypadkowa w tym kierunku musi być równa masie pomnożonej przez przyspieszenie:
Po wymianie Px i Faż do, upraszczamy masy obecne we wszystkich terminach, a następnie reorganizujemy te terminy, aby wyizolowano współczynnik tarcia, następnie podstawiliśmy wartości w otrzymanym wzorze i zastosowaliśmy własność dystrybucyjna w ostatnim kroku otrzymujemy wartość współczynnika tarcia równą 0,3, zatem poprawną alternatywą jest litera c.
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm