Ö düzeğikile sürtünmebasit bir makine olarak kabul edilir ve aynı zamanda en yaygın ve günlük uygulamalardan biri olarak kabul edilir. Newton yasaları. Bir nesnenin üzerine yerleştirildiği yatay yöne göre eğik bir açıyla düzenlenmiş düz bir yüzeydir. kuvvetler ağırlık ve sürtünme, ikincisi olarak bilinen sıkıştırma kuvveti tarafından üretilir normal kuvvet, yüzey ve vücut arasında hareket eder.
Konuyu daha iyi anlamak için eğik düzlem ve eğik düzlem sürtünme kuvveti fikirlerini gözden geçirelim. Daha sonra sürtünmeli eğimli düzlemleri içeren alıştırmaları çözmek iyi bir Newton'un üç yasasının, özellikle temel ilkenin nasıl uygulanması gerektiğini anlamak verir dinamikler.
Ayrıca bakınız: Newton yasalarıyla ilgili alıştırmalar nasıl çözülür - adım adım
eğik düzlem
eğik düzlem yatay yöne açılı olarak düzenlenmiş bir yüzeyden oluşan bir tür basit makinedir. Bu şekilde, bir cisim bu yüzey üzerinde desteklendiğinde, cisme etkiyen ağırlık kuvveti yönünde hareket eder. dikey artık yatay bir bileşene sahiptir, böylece gövde düzlem boyunca kayabilir, yoksa diğer güç ona göre hareket et.
Aşağıdaki şekil, m kütleli bir cismin x (yatay) yönüne göre θ açısında eğik bir düzlemde desteklendiği bir durumu göstermektedir. Eğim nedeniyle ağırlık kuvvetinin (P) P bileşenlerini sunmaya başladığını unutmayın.x ve Py.
Şekli analiz ederek, P olduğunu görmek mümkündür.x karşı tarafıdır (C.O.) açı θ ve bu Py, sonuç olarak, bu açıya bitişik kenardır (C.A), bu nedenle, bu bileşenler fonksiyonlar cinsinden yazılabilir sinüs ve kosinüs, Aşağıdaki şekilde:
Sonuç olarak, eğik bir düzlem içeren alıştırmaları çözerken, gerekli Newton'un 2. Yasası hem x hem de y yönünde uygulanabilir. Bu nedenle diyoruz ki, vektör toplamı x yönündeki ve y yönündeki kuvvetlerin (sonuç olarak ortaya çıkan kuvvet) çarpımına eşit olmalıdır. makarna x ve y bileşenleri ile hızlanma:
Vücut hareketsiz durumdaysa veya sabit bir hızla kayıyorsa, ivmesinin zorunlu olarak 0'a eşit olacağını hatırlamak önemlidir. Newton'un 1. yasası, eylemsizlik yasası.
Eğik düzlemde sürtünme kuvveti
Sürtünme kuvveti (Fa kadar) mükemmel pürüzsüz olmayan yüzeyler arasında temas olduğunda ortaya çıkar, bu kuvvet kökeni varmikroskobik ve bir orantılıbir cismin diğerine uyguladığı sıkıştırma kuvvetine, normal güç olarak bilinir.
Sürtünme kuvvetini hesaplamak için kullanılan formül aşağıda gösterilmiştir, kontrol edin:
μ - sürtünme katsayısı
m – kütle (kg)
g – yerçekimi (m/s²)
Bir önceki resimde de gösterilmektedir. güçnormal Hayır, en azından alıştırmaların çoğunda, ağırlığın y bileşenine eşity yönünde hareket eden ağırlık ve normal kuvvetler dışında hiçbir kuvvet olmadığında bu doğrudur.
Sürtünme kuvvetinin iki durumu vardır, statik sürtünme kuvveti ve dinamik sürtünme kuvveti. İlk durum cismin hareketsiz olduğu durum için geçerlidir, ikincisi cismin eğik düzlemde kaydığı durum ile ilgilidir.
Statik sürtünme kuvveti her zaman cismi harekete geçirmeye çalışan kuvvetle orantılıdır ve bu, bu, vücut düzlemde kaymaya başlayana kadar bununla aynı oranda artar. eğik. Bu durumda sürtünme kuvvetini hesaplamak için katsayıiçindesürtünmedinamikher zaman daha düşük bir değere sahip olan statik sürtünme katsayısı.
Sürtünme kuvveti olduğunu unutmayın. her zaman vücudun eğimli düzlemde kaydığı yönün tersi yönde hareket eder, ve bu, x ve y yönlerinin pozitif yönelimine göre çözme sırasında kendisine atanan cebirsel işareti etkiler.
Ayrıca bakınız: Serbest düşüş - nedir, örnekler, formül ve alıştırmalar
Sürtünmeli eğik düzlem
Sürtünme eğik düzlemi, en basit haliyle, ağırlık kuvveti ve sürtünme kuvvetinin etkisini içerir. Var üçdurumlar Bu bağlamda değerlendirilebilecek olan: a ilkvücudun statik olduğu; Pazartesi, vücut sabit hızla kaydığında; ve üçüncü, vücudun hızlandırılmış bir şekilde kaydığı.
de birinci ve ikinci durum, x ve y yönlerindeki net kuvvet sıfırdır. Onları ayıran şey aslında sadece sürtünme katsayısıdır.ilk durumda statik olan ve ikinci durumda dinamik olan. Son durumda, dinamik sürtünme katsayısı kullanılır, ancak ortaya çıkan kuvvet sıfır değildir ve bu nedenle, ivme ile çarpılan cismin kütlesine eşittir.
Sürtünmeli eğik düzlem teorisini uygulamaya koymak ve daha iyi anlamak için bazı alıştırmaları çözmek gerekiyor, değil mi?
Ayrıca bakınız: Enem için mekanik fiziğin en önemli konuları
Sürtünme ile eğik bir düzlemde çözülen egzersizler
Soru 1) (UERJ) Bir tahta blok zemine göre 45º eğik bir düzlemde dengelenir. Bloğun eğik düzleme dik olarak uyguladığı kuvvetin yoğunluğu 2.0 N'ye eşittir. Blok ve eğik düzlem arasında, Newton cinsinden sürtünme kuvvetinin yoğunluğu şuna eşittir:
a) 0.7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2.0
şablon: D harfi
Çözüm:
İfade, bloğun dengede olduğunu belirtir, bu, ortaya çıkan kuvvetin üzerinde 0'a eşit olmalıdır, ayrıca blok ile eğik düzlem arasındaki normal kuvvet eşittir 2,0 N. Bu bilgilere dayanarak, alıştırma bizden sürtünme kuvvetinin yoğunluğunu hesaplamamızı ister.
Bu kararda, sürtünme kuvveti formülünü gelişigüzel kullansaydık, bazı verilerin bilgilendirilmediğini fark ederdik. ayrıca statik sürtünme katsayısı gibi bir ifadeyle, bu formül izin vereceği için bir hata yapmış oluruz. mutlaka uygulanan statik sürtünme kuvvetini değil, statik sürtünme kuvvetinin maksimum değerini hesaplıyoruz. blok.
Bu nedenle, alıştırmayı çözmek için, blok durdurulduğunda, kuvvetlerin x yönünde, eğik düzleme paralel olanda, x yönündeki ağırlık bileşeni böylece iptal edilir. (Px) ve bu bileşenin karşısındaki sürtünme kuvvetinin eşit modüllere sahip olduğunu kontrol edin:
x ve y yönlerinin vektörel toplamını düşündükten sonra kırmızı renkte elde edilen ifadeleri çözmeye başladık, gözlemleyelim:
Bir önceki hesaplamada, cismin P ağırlığının ne olduğunu bulduk, ardından kuvvetler arasındaki eşitliğe dayanarak. sürtünme ve Px'nin, 2.0 N'ye eşit olan bu kuvvetin değerini hesaplıyoruz, bu nedenle doğru alternatif harftir. D.
Soru 2) (PUC-RJ) Bir blok, yatayla 45°'lik bir açı yapan eğik bir düzlemde hareketsiz halde kayıyor. Düşme sırasında bloğun ivmesinin 5.0 m/s² olduğunu bilerek ve g = 10 m/s² dikkate alındığında, blok ile düzlem arasındaki kinetik sürtünme katsayısının şu şekilde olduğunu söyleyebiliriz:
a) 0.1
b) 0.2
c) 0.3
d) 0.4
e) 0,5
şablon:
Çözüm:
Alıştırmayı çözmek için Newton'un 2. yasasını x ve y yönlerinde uygulamalıyız. Bunu x yönü için yaparak başlayalım, bu yüzden bu yöndeki net kuvvetin kütle çarpı ivmeye eşit olması gerektiğini hatırlamalıyız:
P'yi değiştirdikten sonrax ve Fa kadar, tüm terimlerde mevcut olan kitleleri basitleştiririz, sonra bu terimleri yeniden düzenleriz, böylece sürtünme katsayısı izole edildi, daha sonra elde edilen formüldeki değerleri yerine koyduk ve uyguladık dağılma özelliği son adımda, sürtünme katsayısı için 0,3'e eşit bir değer elde edilir, bu nedenle doğru alternatif c harfidir.
Rafael Hellerbrock tarafından
Fizik öğretmeni
Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm
