Наклонная плоскость с трением: формулы и упражнения

О плоскийнаклоненс участием трениесчитается простой машиной, а также является одним из наиболее распространенных и повседневных приложений Законы Ньютона. Это прямая поверхность, расположенная под косым углом по отношению к горизонтальному направлению, на которой размещается объект, подверженный действию заставляет вес и трение, последнее создается силой сжатия, известной как нормальная сила, действует между поверхностью и телом.

Для лучшего понимания обсуждаемой темы давайте рассмотрим идеи силы трения наклонной плоскости и наклонной плоскости. После этого решение упражнений, предполагающих наклонные плоскости с трением, позволит хорошо понимание того, как следует применять три закона Ньютона, в частности фундаментальный принцип дает динамика.

Смотрите также: Как решать упражнения по законам Ньютона - шаг за шагом

наклонная плоскость

наклонная плоскость представляет собой тип простой машины, которая состоит из поверхности, расположенной под углом к ​​горизонтальному направлению. Таким образом, когда тело опирается на эту поверхность, сила веса, действующая на тело в направлении вертикальный теперь имеет горизонтальный компонент, так что тело может скользить по плоскости, если его нет Другие

сила действовать в соответствии с этим.

Наклонная плоскость используется на пандусах для облегчения доступа, поскольку для подъема на них требуется меньше усилий, чем, например, по лестнице.

На следующем рисунке показана ситуация, в которой тело массы m опирается на наклонную плоскость под углом θ по отношению к направлению x (горизонтальному). Обратите внимание, что из-за наклона весовая сила (P) начинает представлять P-компоненты_Икс и P_у.

Анализируя рисунок, можно увидеть, что P_Икс противоположная сторона (C.O.) угол θ и что P_у, следовательно, является стороной (C.A), прилегающей к этому углу, по этой причине эти компоненты можно записать в терминах функций синус и косинус, следующим образом:

Следовательно, при решении упражнений, предполагающих наклонную плоскость, необходимо, чтобы 2-й закон Ньютона применяться в направлениях x и y. Поэтому мы говорим, что векторная сумма сил (результирующая сила) в направлении x и в направлении y должны быть равны произведению макароны компонентами x и y ускорение:

Важно помнить, что если тело находится в состоянии покоя или все еще скользит с постоянной скоростью, то его ускорение обязательно будет равно 0, согласно 1-й закон Ньютона, закон инерции.

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)

Сила трения на наклонной плоскости

Сила трения (F_{до того как}) возникает, когда есть контакт между поверхностями, которые не являются идеально гладкими, эта сила имеет происхождениемикроскопический и является пропорциональныйк силе сжатия, которую одно тело оказывает на другое, известная как нормальная сила.

Формула, используемая для расчета силы трения, показана ниже, проверьте ее:

μ - коэффициент трения

м - масса (кг)

грамм - сила тяжести (м / с²)

На предыдущем изображении также показано, что силаобычный Нет, по крайней мере, в большинстве упражнений, равный компоненту y веса, это верно, когда нет никаких сил, кроме веса и нормальных сил, действующих в направлении y.

Есть два случая силы трения: сила статического трения и сила динамического трения. Первый случай относится к ситуации, когда тело находится в состоянии покоя, второй - к ситуации, когда тело скользит по наклонной плоскости.

Сила статического трения всегда пропорциональна силе, которая пытается привести тело в движение, и, соответственно, это увеличивается в той же пропорции, пока тело не начинает скользить по плоскости наклонен. В этом случае для расчета силы трения мы должны использовать коэффициентвтрениединамичный, который всегда имеет меньшее значение, чем коэффициент статического трения.

Помните, что сила трения всегда действует в направлении, противоположном тому, с которого тело скользит по наклонной плоскости, и это влияет на алгебраический знак, присвоенный ему во время решения в соответствии с положительной ориентацией направлений x и y.

Смотрите также: Свободное падение - что это такое, примеры, формулы и упражнения

Наклонная плоскость с трением

Наклонная плоскость трения в простейшем виде предполагает действие силы веса и силы трения. Там есть триситуации которые можно рассматривать в этом отношении: первый, в котором тело неподвижно; В понедельник, когда тело скользит с постоянной скоростью; и в третьих, в котором тело скользит ускоренно.

На первый и второй случай, результирующая сила в направлениях x и y равна нулю. На самом деле их отличает только коэффициент трения., которая в первом случае является статической, а во втором - динамической. В последнем случае используется коэффициент динамического трения, однако результирующая сила отлична от нуля и, следовательно, равна массе тела, умноженной на ускорение.

Чтобы применить на практике и лучше понять теорию наклонной плоскости с трением, необходимо решить некоторые упражнения, а?

Смотрите также: Важнейшие темы механической физики для Enem

Упражнения, решаемые на наклонной плоскости с трением

Вопрос 1) (UERJ) Деревянный блок уравновешивается на плоскости под углом 45 ° по отношению к земле. Интенсивность силы, которую блок оказывает перпендикулярно наклонной плоскости, равна 2,0 Н. Между блоком и наклонной плоскостью интенсивность силы трения в ньютонах равна:

а) 0,7

б) 1.0

в) 1,4

г) 2,0

Шаблон: буква D

Разрешение:

В заявлении говорится, что блок находится в равновесии, это означает, что результирующая сила на нем должно быть равно 0, при этом нормальная сила между блоком и наклонной плоскостью равна 2,0 Н. Основываясь на этой информации, в упражнении нас просят рассчитать интенсивность силы трения.

Если бы в этом разрешении мы использовали формулу силы трения без разбора, мы бы поняли, что некоторые данные не были предоставлены по утверждению, например, коэффициент статического трения, кроме того, мы бы ошиблись, так как эта формула позволила бы мы рассчитываем максимальное значение силы статического трения, а не силу статического трения, которая обязательно прилагается к блок.

Следовательно, чтобы решить упражнение, необходимо понимать, что после остановки блока силы в направлении x, тот, который параллелен наклонной плоскости, компенсирует, следовательно, весовую составляющую в направлении x (П_Икс) и сила трения, противоположная этому компоненту, имеют одинаковые модули, проверьте:

Рассмотрев векторную сумму направлений x и y, мы начали решать выражения, полученные красным цветом, наблюдая:

В предыдущем расчете мы выяснили, каков вес P тела, затем исходя из равенства сил. трения и Px, мы вычисляем значение этой силы, которое равно 2,0 Н, поэтому правильной альтернативой является буква Д.

Вопрос 2) (PUC-RJ) Блок скользит из состояния покоя вниз по наклонной плоскости, составляющей угол 45 ° с горизонтом. Зная, что во время падения ускорение блока составляет 5,0 м / с² и учитывая g = 10 м / с², мы можем сказать, что коэффициент кинетического трения между блоком и плоскостью равен:

а) 0,1

б) 0,2

в) 0,3

г) 0,4

д) 0,5

Шаблон:

Разрешение:

Чтобы решить это упражнение, мы должны применить 2-й закон Ньютона в направлениях x и y. Давайте начнем с того, что сделаем это для направления x, поэтому мы должны помнить, что результирующая сила в этом направлении должна быть равна массе, умноженной на ускорение:

После замены P_Икс и F_{до того как}, мы упрощаем массы, присутствующие во всех терминах, затем мы реорганизуем эти термины так, чтобы был выделен коэффициент трения, затем подставлены значения в полученную формулу и применены В распределительное свойство на последнем этапе получение значения, равного 0,3 для коэффициента трения, следовательно, правильной альтернативой является буква c.

Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики