О квартиранахиленийз тертявважається простою машиною, а також є одним з найпоширеніших і повсякденних застосувань Закони Ньютона. Це пряма поверхня, розташована під косим кутом по відношенню до горизонтального напрямку, на якій розміщений предмет, який піддається дії сили сили і тертя, останнє створюється силою стиснення, відомою як нормальна сила, діє між поверхнею та тілом.
Для кращого розуміння розглянутої теми давайте розглянемо ідеї похилої площини та сили тертя похилої площини. Після цього розв’язування вправ, що включають похилі площини з тертям, дасть можливість розуміння того, як слід застосовувати три закони Ньютона, зокрема основний принцип дає динаміка.
Дивіться також: Як розв’язувати вправи за законами Ньютона - поетапно
похила площина
похила площина це тип простої машини, яка складається з поверхні, розташованої під кутом до горизонтального напрямку. Таким чином, коли на цю поверхню спирається тіло, сила ваги, що діє на тіло у напрямку вертикаль тепер має горизонтальну складову, так що тіло може ковзати вздовж площини, якщо її немає інший міцність діяти за цим.
На наступному малюнку показана ситуація, коли тіло масою m опирається на похилу площину під кутом θ відносно напрямку x (горизонтальному). Зверніть увагу, що через нахил сила ваги (P) починає представляти компоненти Pх та Рр.
Аналізуючи малюнок, можна побачити, що Рх є протилежною стороною (C.O.) кут θ і що Pр, отже, є сусідньою стороною (C.A) до цього кута, з цієї причини, ці компоненти можна записати з точки зору функцій синус і косинус, наступним чином:
Отже, при розв’язуванні вправ, що включають похилу площину, необхідно, щоб 2-й закон Ньютона застосовувати в обох напрямках x та y. Для цього ми говоримо, що векторна сума сил (результуюча сила), у напрямку х та у напрямку у, повинні дорівнювати добутку макарони за компонентами x та y прискорення:
Важливо пам’ятати, що якщо тіло перебуває в стані спокою або, все-таки, ковзає з постійною швидкістю, то його прискорення обов’язково буде дорівнює 0, відповідно до 1-й закон Ньютона, закон інерції.
Сила тертя на похилій площині
Сила тертя (Fдо) виникає, коли відбувається контакт між поверхнями, які не є ідеально рівними, ця сила має походженнямікроскопічний і є пропорційнийдо сили стиснення, яку одне тіло чинить на інше, відомий як нормальна міцність.
Формула, яка використовується для розрахунку сили тертя, наведена нижче, перевірте її:
μ - коефіцієнт тертя
м - маса (кг)
g - сила тяжіння (м / с²)
На попередньому зображенні також показано, що міцністьнормальний Ні, принаймні у більшості вправ, дорівнює y компоненту ваги, це вірно, коли немає ніяких сил, крім ваги та нормальних сил, що діють у напрямку у.
Є два випадки сили тертя, статична сила тертя та динамічна сила тертя. Перший випадок стосується ситуації, в якій тіло перебуває в стані спокою, другий пов’язаний із ситуацією, в якій тіло ковзає по похилій площині.
Сила статичного тертя завжди пропорційна силі, яка намагається привести тіло в рух, і шляхом це, це збільшується в тій же пропорції, що і те, поки тіло не почне ковзати по площині нахилений. У цьому випадку для розрахунку сили тертя ми повинні використовувати коефіцієнтвтертядинамічний, яке завжди має нижче значення, ніж статичний коефіцієнт тертя.
Пам'ятайте, що сила тертя завжди діє в протилежному напрямку, з якого тіло ковзає по похилій площині, і це впливає на алгебраїчний знак, присвоєний йому під час розв’язання відповідно до позитивної орієнтації напрямків x та y.
Дивіться також: Вільне падіння - що це, приклади, формула та вправи
Похила площина з тертям
Площина, нахилена до тертя, у найпростішій формі, передбачає дію сили ваги та сили тертя. є триситуації які можна розглянути з цього приводу: a спочатку, в якому тіло статичне; Понеділок, коли тіло ковзає з постійною швидкістю; та по-третє, при якому тіло прискорено ковзає.
Біля перший і другий випадок, чиста сила в напрямках x та y дорівнює нулю. Насправді їх відрізняє лише коефіцієнт тертя, яка в першому випадку є статичною, а в другому - динамічною. В останньому випадку використовується коефіцієнт динамічного тертя, однак отримана сила не дорівнює нулю і, отже, дорівнює масі тіла, помноженій на прискорення.
Для того, щоб застосувати на практиці та краще зрозуміти теорію похилої площини з тертям, необхідно вирішити деякі вправи, чи не так?
Дивіться також: Найважливіші теми механічної фізики для Енема
Вправи, розв’язувані на похилій площині з тертям
Питання 1) (UERJ) Блок деревини збалансований на 45 ° похилій площині відносно землі. Інтенсивність сили, яку діє блок, перпендикулярно похилій площині, дорівнює 2,0 Н. Між блоком і похилою площиною інтенсивність сили тертя в ньютонах дорівнює:
а) 0,7
б) 1,0
в) 1.4
г) 2,0
Шаблон: буква D
Дозвіл:
У заяві зазначається, що блок знаходиться в рівновазі, це означає, що результуюча сила на ньому має дорівнювати 0, причому нормальна сила між блоком і похилою площиною дорівнює 2,0 Н. На основі цієї інформації вправа просить нас розрахувати інтенсивність сили тертя.
Якби в цій резолюції ми використовували формулу сили тертя без розбору, ми зрозуміли б, що деякі дані не були проінформовані за твердженням, таким як коефіцієнт статичного тертя, крім того, ми допустимо помилку, оскільки ця формула дозволить ми обчислюємо максимальне значення статичної сили тертя, а не статичної сили тертя, на яку неодмінно впливають блоку.
Тому для розв’язання вправи необхідно усвідомити, що після зупинки блоку сили у напрямку x, той, який паралельний похилій площині, вагова складова в напрямку x таким чином скасовується (Сторх) і сила тертя, яка протилежна цьому компоненту, мають рівні модулі, перевірте:
Розглянувши векторну суму напрямків x та y, ми почали розв'язувати вирази, отримані червоним кольором, спостерігаючи:
У попередньому підрахунку ми з’ясували, якою була вага тіла Р, тоді на основі рівності сили. тертя і Px, ми обчислюємо значення цієї сили, яке дорівнює 2,0 Н, тому правильною альтернативою є буква Д.
Питання 2) (PUC-RJ) Блок ковзає з місця відпочинку по похилій площині, яка становить горизонталь під кутом 45 °. Знаючи, що під час падіння прискорення блоку становить 5,0 м / с², а враховуючи g = 10 м / с², можна сказати, що коефіцієнт кінетичного тертя між блоком і площиною становить:
а) 0,1
б) 0,2
в) 0,3
г) 0,4
д) 0,5
Шаблон:
Дозвіл:
Для розв’язання вправи ми повинні застосувати 2-й закон Ньютона у напрямках x та y. Почнемо з цього для напрямку x, тому ми повинні пам’ятати, що чиста сила в цьому напрямку повинна дорівнювати масі, примноженій на прискорення:
Після заміни Рх та Fдо, ми спрощуємо присутні маси у всіх термінах, потім реорганізуємо ці терміни, так що коефіцієнт тертя виділяли, потім ми підставляли значення в отриману формулу і застосовували розподільне майно на останньому етапі отримуємо значення коефіцієнта тертя, що дорівнює 0,3, отже, правильною альтернативою є буква c.
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/plano-inclinado-com-atrito.htm