O plochýnaklonenýs treniesa považuje za jednoduchý stroj a je tiež jednou z najbežnejších a najbežnejších aplikácií systému Newtonove zákony. Je to rovná plocha, usporiadaná v šikmom uhle vo vzťahu k horizontálnemu smeru, na ktorú je položený predmet, ktorý je predmetom pôsobenia sily váha a trenie, posledné vyrobené kompresnou silou, známe ako normálna sila, pôsobí medzi povrchom a telom.
Pre lepšie pochopenie danej témy si zopakujme predstavy šikmej roviny a trecej sily naklonenej roviny. Potom vyriešenie cvičení, ktoré zahŕňajú naklonené roviny s trením, umožní dobrý stav pochopenie toho, ako by sa mali uplatňovať tri Newtonove zákony, najmä základný princíp dáva dynamika.
Pozri tiež: Ako vyriešiť kroky k Newtonovým zákonom - krok za krokom
naklonená rovina
naklonená rovina je typ jednoduchého stroja, ktorý sa skladá z povrchu usporiadaného v uhle k vodorovnému smeru. Týmto spôsobom, keď je telo opreté o tento povrch, váhová sila pôsobiaca na telo v smere vertikálna má teraz horizontálnu zložku, aby sa telo mohlo kĺzať po rovine, ak žiadna iné sila konaj podľa toho.
Nasledujúci obrázok zobrazuje situáciu, v ktorej je teleso s hmotnosťou m podopreté v naklonenej rovine pod uhlom θ vo vzťahu k smeru x (horizontálne). Všimnite si, že v dôsledku sklonu začne váhová sila (P) predstavovať komponenty P.X a Pr.
Analýzou obrázku je možné vidieť, že PX je opačná strana (C.O.) ako uhol θ a že Pr, je teda susedná strana (C.A) k tomuto uhlu, z tohto dôvodu, tieto komponenty možno napísať z hľadiska funkcií sínus a kosínusnasledujúcim spôsobom:
Preto pri riešení cvičení, ktoré zahŕňajú naklonenú rovinu, je potrebné, aby Newtonov druhý zákon aplikovať v oboch smeroch x a y. Preto hovoríme, že vektorový súčet síl (výsledná sila) v smere xa smere y sa musí rovnať súčinu cestoviny x a y zložkami zrýchlenie:
Je dôležité mať na pamäti, že ak je telo v pokoji alebo stále kĺže s konštantnou rýchlosťou, potom bude jeho zrýchlenie nevyhnutne rovné 0, podľa Newtonov 1. zákon, zákon zotrvačnosti.
Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)
Trecia sila na naklonenú rovinu
Trecia sila (Fdo) vzniká pri kontakte medzi povrchmi, ktoré nie sú úplne hladké, táto sila má pôvodmikroskopické a je proporcionálnyna kompresnú silu, ktorou jedno teleso pôsobí na druhé, známa ako normálna sila.
Vzorec použitý na výpočet trecej sily je uvedený nižšie, skontrolujte ho:
μ - Koeficient trenia
m - hmotnosť (kg)
g - gravitácia (m / s²)
Na predchádzajúcom obrázku je tiež zobrazené, že silanormálne Nie, aspoň pri väčšine cvičení rovná sa y zložke hmotnosti, platí to vždy, keď v smere y nepôsobia iné sily ako váha a normálne sily.
Existujú dva prípady trecej sily: statická trecia sila a dynamická trecia sila. Prvý prípad sa týka situácie, v ktorej je telo v pokoji, druhý súvisí so situáciou, keď sa telo kĺže po naklonenej rovine.
Sila statického trenia je vždy úmerná sile, ktorá sa snaží uviesť telo do pohybu toto sa zväčšuje v rovnakom pomere ako toto, až kým sa telo nezačne kĺzať po rovine naklonený. V takom prípade musíme na výpočet trecej sily použiť znak koeficientvtreniedynamický, ktorá má vždy nižšiu hodnotu ako koeficient statického trenia.
Pamätajte, že trecia sila pôsobí vždy v opačnom smere, z ktorého sa telo posúva po naklonenej rovine, a to ovplyvní algebraické znamienko, ktoré mu bolo pridelené počas riešenia podľa pozitívnej orientácie smerov xay.
Pozri tiež: Voľný pád - čo to je, príklady, vzorec a cvičenia
Šikmá rovina s trením
Rovina naklonená trením v najjednoduchšej forme zahŕňa pôsobenie silovej sily a trecej sily. Existuje trisituáciách o ktorých je možné v tejto súvislosti uvažovať: a najprv, pri ktorom je telo statické; The Pondelok, keď sa telo kĺže konštantnou rýchlosťou; a tretí, pri ktorom sa telo zrýchlene kĺže.
Na prvý a druhý prípad, čistá sila v smeroch xay je nulová. To, čo ich odlišuje, je v skutočnosti iba koeficient trenia, ktorý je v prvom prípade statický a v druhom prípade dynamický. V poslednom prípade sa použije koeficient dynamického trenia, výsledná sila je však nenulová, a preto sa rovná hmotnosti tela vynásobenej zrýchlením.
Aby sme mohli v praxi a lepšie porozumieť teórii naklonenej roviny s trením, je potrebné vyriešiť niektoré cvičenia, však?
Pozri tiež: Najdôležitejšie témy mechanickej fyziky pre Enema
Cvičenia riešené na naklonenej rovine s trením
Otázka 1) (UERJ) Blok dreva je vyvážený na 45 ° naklonenej rovine vzhľadom k zemi. Intenzita sily, ktorú blok vyvíja kolmo na naklonenú rovinu, sa rovná 2,0 N. Medzi blokom a naklonenou rovinou sa intenzita trecej sily v newtonoch rovná:
a) 0,7
b) 1,0
c) 1.4
d) 2,0
Šablóna: písmeno D
Rozhodnutie:
Vo vyhlásení sa uvádza, že blok je v rovnováhe, to znamená, že výsledná sila na ňom by mala byť rovná 0, navyše normálna sila medzi blokom a naklonenou rovinou sa rovná 2,0 N. Na základe týchto informácií nás cvičenie požiada o výpočet intenzity trecej sily.
Keby sme v tomto uznesení použili bez rozdielu vzorec trecej sily, uvedomili by sme si, že niektoré údaje neboli informované výrokom, ako je napríklad koeficient statického trenia, by sme navyše robili chybu, pretože tento vzorec by umožňoval vypočítame maximálnu hodnotu statickej trecej sily a nie statickú treciu silu, na ktorú je nevyhnutne vyvíjaná blok.
Preto je pri riešení cvičenia potrebné uvedomiť si, že akonáhle je blok zastavený, sily v smere x, teda v smere rovnobežnom s naklonenou rovinou, sa tak hmotnostná zložka v smere x zruší (StrX) a trecia sila, ktorá je opačná k tejto súčasti, majú rovnaké moduly, skontrolujte:
Po zvážení vektorového súčtu smerov xay sme začali riešiť výrazy získané červenou farbou, pozorujeme:
V predchádzajúcom výpočte sme zistili, aká bola hmotnosť P tela, potom na základe rovnosti medzi silou. trenia a Px vypočítame hodnotu tejto sily, ktorá sa rovná 2,0 N, takže správnou alternatívou je písmeno D.
Otázka 2) (PUC-RJ) Blok sa z pokoja posúva po naklonenej rovine, ktorá s horizontálou zviera uhol 45 °. Ak vieme, že počas pádu je zrýchlenie bloku 5,0 m / s² a pri zohľadnení g = 10 m / s² môžeme povedať, že koeficient kinetického trenia medzi blokom a rovinou je:
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,4
e) 0,5
Šablóna:
Rozhodnutie:
Na vyriešenie úlohy musíme použiť Newtonov 2. zákon v smeroch x a y. Začnime tým, že to urobíme pre smer x, takže si musíme uvedomiť, že čistá sila v tomto smere musí byť rovná hmotnosti krát zrýchlenia:
Po výmene PX a Fdo, zjednodušíme masy prítomné vo všetkých termínoch, potom tieto termíny reorganizujeme, aby bol izolovaný koeficient trenia, potom sme nahradili hodnoty v získanom vzorci a použili The distribučný majetok v poslednom kroku získanie hodnoty rovnej 0,3 pre koeficient trenia, preto je správnou alternatívou písmeno c.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky
