O stanovanjenagnjens trenjevelja za preprost stroj, hkrati pa je ena najpogostejših in vsakdanjih aplikacij Newtonovi zakoni. To je ravna površina, razporejena pod poševnim kotom glede na vodoravno smer, na katero je postavljen predmet, ki je izpostavljen delovanju sile teže in trenje, ki ga ustvarja sila stiskanja, znana kot normalna sila, deluje med površino in telesom.
Za boljše razumevanje obravnavane teme si oglejmo ideje nagnjene ravnine in sile trenja nagnjene ravnine. Po tem bo reševanje vaj, ki vključujejo nagnjene ravnine s trenjem, omogočilo dobro razumevanje, kako naj se uporabljajo Newtonovi trije zakoni, zlasti temeljno načelo daje dinamiko.
Glej tudi: Kako rešiti vaje o Newtonovih zakonih - korak za korakom
nagnjena ravnina
nagnjena ravnina je vrsta preprostih strojev, ki je sestavljena iz površine, ki je razporejena pod kotom v vodoravni smeri. Na ta način, ko je telo podprto na tej površini, utežna sila deluje na telo v smeri vertikalna ima zdaj vodoravno komponento, tako da lahko telo drsi vzdolž ravnine, če je nobena drugo moč ukrepati po njem.
Naslednja slika prikazuje situacijo, ko je telo mase m podprto na nagnjeni ravnini pod kotom θ glede na smer x (vodoravna). Upoštevajte, da zaradi nagiba utežna sila (P) začne predstavljati P komponentex in Py.
Z analizo slike je mogoče videti, da je Px je nasprotna stran (C.O.) od kota θ in da je Py, zato je sosednja stran (C.A) tega kota, zato te komponente lahko zapišemo v smislu funkcij sinus in kosinus, na naslednji način:
Posledično pri reševanju vaj, ki vključujejo nagnjeno ravnino, potrebno je, da Newtonov drugi zakon uporabiti v smeri x in y. Zato pravimo, da vektorska vsota sila (nastala sila) v smeri x in smeri y mora biti enaka zmnožku testenine s komponentama x in y pospešek:
Pomembno je vedeti, da če je telo v mirovanju ali še vedno drsi s konstantno hitrostjo, bo njegov pospešek nujno enak 0, glede na Newtonov prvi zakon, zakon vztrajnosti.
Torna sila na nagnjeni ravnini
Torna sila (Fdo) nastane, kadar pride do stika med površinami, ki niso popolnoma gladke, ta sila ima izvormikroskopski in je sorazmernona stiskalno silo, ki jo eno telo izvaja na drugo, znano kot normalna trdnost.
Formula, uporabljena za izračun sile trenja, je prikazana spodaj, preverite:
μ - koeficient trenja
m - masa (kg)
g - gravitacija (m / s²)
Na prejšnji sliki je tudi prikazano, da močnormalno Ne, vsaj pri večini vaj, enako komponenti y teže, to velja, kadar v smeri y ne delujejo druge sile razen teže in normalnih sil.
Obstajata dva primera sile trenja, statična sila trenja in dinamična sila trenja. Prvi primer se nanaša na situacijo, v kateri telo miruje, drugi pa na situacijo, ko telo drsi po nagnjeni ravnini.
Sila statičnega trenja je vedno sorazmerna s silo, ki skuša telo spraviti v gibanje, in z ta se ta povečuje v enakem razmerju kot tista, dokler telo ne začne drsati po ravnini nagnjen. V tem primeru moramo za izračun sile trenja uporabiti koeficientvtrenjedinamično, ki ima vedno nižjo vrednost od statični koeficient trenja.
Ne pozabite, da je sila trenja vedno deluje v nasprotni smeri, iz katere telo drsi po nagnjeni ravnini, in to vpliva na algebraični znak, ki mu je dodeljen med reševanjem glede na pozitivno usmeritev smeri x in y.
Glej tudi: Prosti pad - kaj je to, primeri, formula in vaje
Nagnjena ravnina s trenjem
Torna nagnjena ravnina v svoji najpreprostejši obliki, vključuje delovanje sile teže in sile trenja. Tukaj je trisituacijah ki jih je v zvezi s tem mogoče upoštevati: a najprej, pri katerem je telo statično; The Ponedeljek, ko telo drsi s konstantno hitrostjo; in tretjič, pri katerem telo pospešeno drsi.
Pri prvi in drugi primer, neto sila v smeri x in y je enaka nič. V bistvu jih loči le koeficient trenja, ki je v prvem primeru statična, v drugem pa dinamična. V zadnjem primeru se uporabi koeficient dinamičnega trenja, vendar nastala sila ni enaka nič in je zato enaka masi telesa, pomnoženi s pospeškom.
Da bi uresničili in bolje razumeli teorijo nagnjene ravnine s trenjem, moramo rešiti nekaj vaj, kajne?
Glej tudi: Najpomembnejše teme mehanske fizike za Enem
Vaje, rešene na nagnjeni ravnini s trenjem
Vprašanje 1) (UERJ) Lesni blok je uravnotežen na 45 ° nagnjeni ravnini glede na tla. Intenzivnost sile, ki jo blok deluje pravokotno na nagnjeno ravnino, je enaka 2,0 N. Med blokom in nagnjeno ravnino je jakost sile trenja v newtonih enaka:
a) 0,7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2,0
Povratne informacije: črka D
Resolucija:
Izjava navaja, da je blok v ravnovesju, to pomeni, da nastala sila na njem mora biti enako 0, poleg tega je normalna sila med blokom in nagnjeno ravnino enaka 2,0 N. Na podlagi teh informacij vaja zahteva, da izračunamo intenzivnost sile trenja.
Če bi v tej resoluciji uporabili formulo sile trenja neselektivno, bi ugotovili, da nekateri podatki niso bili obveščeni z izjavo, kot je koeficient statičnega trenja, poleg tega bi naredili napako, saj bi ta formula omogočala izračunamo največjo vrednost statične sile trenja in ne statične sile trenja, ki je nujno obremenjena blok.
Zato je za reševanje vaje treba spoznati, da po zaustavitvi bloka sile v smeri x, tista, ki je vzporedna z nagnjeno ravnino, torej izniči komponento teže v smeri x (Strx) in sila trenja, ki je nasprotna tej komponenti, imata enake module, preverite:
Po preučitvi vektorske vsote smeri x in y smo začeli reševati izraze, pridobljene v rdeči barvi, opazujte:
V prejšnjem izračunu smo ugotovili, kolikšna je bila teža P telesa, nato pa na podlagi enakosti med silo. trenja in Px izračunamo vrednost te sile, ki je enaka 2,0 N, zato je prava alternativa črka D.
Vprašanje 2) (PUC-RJ) Blok drsi iz počitka po nagnjeni ravnini, ki z vodoravnico naredi kot 45 °. Če vemo, da je med padcem pospešek bloka 5,0 m / s² in ob upoštevanju g = 10 m / s², lahko rečemo, da je koeficient kinetičnega trenja med blokom in ravnino:
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,4
e) 0,5
Povratne informacije:
Resolucija:
Za rešitev vaje moramo uporabiti Newtonov 2. zakon v smeri x in y. Začnimo s tem za smer x, zato se moramo zavedati, da mora biti neto sila v tej smeri enaka masi, pomnoženi s pospeškom:
Po zamenjavi Px in Fdo, poenostavimo prisotne množice v vseh pogledih, nato pa te izraze reorganiziramo, tako da koeficient trenja smo izolirali, nato smo vrednosti v dobljeni formuli nadomestili in uporabili The distribucijsko lastnino v zadnjem koraku dobimo vrednost, enako 0,3 za koeficient trenja, zato je prava alternativa črka c.
Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm