Kalteva taso

Mikä on kalteva taso?

Hän kalteva taso Se on yksinkertainen kone, joka koostuu litteästä pinnasta, joka muodostaa kulman vaakasuoraan. Sen tarkoituksena on vähentää esineen nostamiseksi tiettyyn korkeuteen tarvittavia ponnisteluja.

Yleinen käyttö on nostaa raskas kuorma rakennusalustaan ​​tai ajoneuvoon. Kokemuksesta tiedämme, että tällä tavoin pyrkimys vähenee vastineeksi matkan etäisyyden lisäämiseksi.

Joten H: n korkeuden nostamisen sijaan, se saadaan etäisyyden D kallistetun tason pinnalle. Sitten pinta edistää objektin objektin, erityisesti saman komponentin, tasapainottamista.

Sovellettu voima F Se vastaa painon vaakasuuntaisen komponentin siirtämisestä, jonka suuruus on pienempi kuin itse paino. Siksi F on vähemmän kuin kehon nostamiseen tarvittava voiman suuruus.

Tarvittavien ponnistelujen vähentämistä kutsutaan Mekaaninen etu, Syrakusan antiikin antiikin arkimien suuren fyysikon löytämä periaate (287-212.C). Suurempi mekaaninen etu, tehtävän suorittamiseksi on pyrittävä vähemmän.

Esimerkkejä kaltevista tasoista

Yksinkertaiset koneet, kuten kalteva taso, tunnetaan esihistoriasta. Ensimmäiset ihmiset käyttivät kivistä valmistettuja leikkausvälineitä nuolien valmistukseen metsästys- ja leikkaamiseen ruokailuvälineiden valmistamiseksi.

Yksinkertaisen koneen mekaaninen etu M määritellään suhteeksi lähtövoiman suuruuden ja sisääntulovoiman välillä. Siksi se on mitoiton määrä.

Voi palvella sinua: Kuu

Lähtövoiman suuruus on yleensä suurempi kuin sisäänkäynti ja m> 1. Mutta on erittäin herkkiä tehtäviä, jotka ansaitsevat lähtövoiman vähentymisen, samoin kuin pinsetit, joille M < 1.

Esimerkkeinä kaltevan tason levittämisestä, joka meillä on:

Ramppit

Ramppi helpottaa, että moottoripyörä on tarpeellisella tasolla, jotta se olisi mukavasti laittaa se kuorma -autolle kuorma -autoon. Lähde: Wikimedia Commons.

Rampit ovat hyödyllisiä raskaiden esineiden nostamisessa tietyllä korkeudella, mikä vaatii vähemmän voimakkaan voiman levittämistä kuin esineen paino.

Sileän rampin mekaaninen etu M, hankaamatta, lasketaan tekemällä osamäärä sen pituuden välillä, nimeltään "d" ja sen korkeus, merkitty nimellä "H":

M = d / h

Käytännössä pintojen välillä on kuitenkin hieroa, joten todellinen mekaaninen etu on hiukan alempi kuin M (katso harjoitus ratkaistu 2).

Kiilat

Kiila on yksinkertainen kone, jota käytetään leikkaamiseen ja työskentelyyn. Se pystyy voittamaan materiaalin vastus reunan läpi levittämällä voimia vastakkaisiin aisteihin, kuten oikealla olevassa kuvassa nähdään. Lähde: Wikimedia Commons.

Ne koostuvat kaksinkertaisesta kaltevasta tasosta, joka on valmistettu resistentistä materiaalista kahdella kosketuspinnalla, jotka tarjoavat suuren kitkavoiman reunassa muodostetun reunan takia.

Reuna pystyy voittamaan materiaalin vastus ja erottamaan sen paloiksi vasaran avulla voiman levittämiseksi. Kiilan käyttö ulottuu adosariin mango, kuten kirves.

Voi palvella sinua: mikä on sähkö? (Kokeella)

Veitset, akselit ja taltta ovat hyviä esimerkkejä kiilan käytöstä leikkausvälineinä. Ihmisten kiihkeät hampaat ovat myös tämä muoto, jotta ruoka leikata pienempiä ja pureskeltavia paloja.

Mitä pidempi kiila ja sitä pienin kulma reunassa, sitä suurempi työkalun mekaaninen etu, jonka antaa:

M = 1 / tg α

Missä α on kulma reunassa. Poralimuodot, kuten kiilat, vain ylittävät puunkestävyyden. Ajoneuvoilla, kuten lentokoneilla ja veneillä.

Ruuvit

Toisessa päivittäisessä käyttölaitteessa on kalteva taso, jota käytetään kappaleiden kiinnittämiseen: ruuvi. Ruuvin kierre on kallistettu taso, joka on rullattu ruuvin lieriömäisen akselin ympäri.

Tulovoima kohdistetaan F_Yllyttää Ruuviin ja kääntämällä 2πr -koko käännöstä, missä R on säde, ruuvi etenee etäisyyden p, nimeltään läpäissyt. Tämä etäisyys on se, joka erottaa kaksi peräkkäistä ruuvikierrosta.

Voimat, jotka vaikuttavat esineeseen kaltevalla tasolla

Normaali ja paino

Kuvio näyttää vapaan rungon kaavion objektista kaltevalla tasolla kulmassa α. Olettaen, että kitkaa ei ole, esineeseen vaikuttavat voimat ovat: normaalit N, kohdistui kohtisuoraan ja W - Pystysuora paino.

Vapaa kehon kaavio kehosta kaltevalla tasolla ilman kitkaa. Koska sitä pidättävät voiman, vartalo liukastuu alamäkeen. Lähde: Wikimedia Commons.

Painokomponentti normaalissa suunnassa on w_ja, että tämä normaali kompensoi, koska objekti ei liiku tason yläpuolella, vaan sen yhdensuuntainen. Voima F joka on käytetty objektiin, on ainakin kompensoitava komponentti w_x niin, että esine nousee kaltevan tason läpi.

Voi palvella sinua: moderni fysiikkaTämä vapaa kehon kaavio näyttää nousevan esineen, joka on kineettisen kitkan ja voiman kohteena, joka tekee siitä latauksen, yhdensuuntaisen tason kanssa. Lähde: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Normaali, paino- ja kineettinen kitka

Jos kitka otetaan huomioon, on otettava huomioon, että se vastustaa aina liikettä tai mahdollista liikettä. Kun esine liikkuu kaltevan tason pinnalla, kineettinen kitka toimii, jos esine nousee, kineettinen kitka F_{k -k -} Se on suunnattu vastakkaiseen suuntaan ja Force F: n on myös oltava vastuussa sen voittamisesta.

Liikuntaa

Etsi kulma, joka kiilan kärjen on oltava, niin että sen mekaaninen etu on 10.

Ratkaisu

Edellisissä osioissa todettiin, että kiilan mekaaninen etu M on annettu:

M = 1 / tg α

Jos M: n on oltava 10: n arvoinen:

1 / tg α = 10

TG α = 1/10 → α = 5.71º