Hellend vlak

Wat is een hellend vlak?

Hij Hellend vlak Het is een eenvoudige machine die bestaat uit een plat oppervlak dat een hoek vormt ten opzichte van de horizontale. Het doel is om de inspanningen te verminderen die nodig is om een ​​object naar een bepaalde hoogte te brengen.

Gemeenschappelijk gebruik is om een ​​zware belasting op te heffen op een platform van een constructie of voertuig. Uit ervaring weten we dat de inspanningen op deze manier worden verminderd, in ruil voor het vergroten van de afstand tot reizen.

Dus in plaats van een H -hoogte verticaal te verhogen, wordt het gemaakt om een ​​afstand D op het oppervlak van het hellende vlak te reizen. Dan draagt ​​het oppervlak bij om een ​​deel van het object van het object in evenwicht te brengen, met name de verticale component van hetzelfde.

De uitgeoefende kracht F Het is verantwoordelijk voor het verplaatsen van de horizontale component van het gewicht, waarvan de grootte minder is dan die van het gewicht zelf. Daarom de omvang van F is minder dan de omvang van de kracht die nodig is om het lichaam direct op te heffen.

De vermindering van de noodzakelijke inspanning wordt genoemd Mechanisch voordeel, Een principe ontdekt door de grote fysicus van de oudheid Archimedes van Syracuse (287-212 tot.C). Een groter mechanisch voordeel, er moet minder moeite worden gedaan om de taak uit te voeren.

Voorbeelden van hellende vliegtuigen

Eenvoudige machines zoals het hellende vlak zijn bekend uit de prehistorie. De eerste mensen gebruikten snijinstrumenten gemaakt van steen om pijlen te maken om te jagen en hout te snijden om gebruiksvoorwerpen te maken.

Het mechanische voordeel m van een eenvoudige machine wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de grootte van de uitgangskracht en die van de invoerkracht. Het is daarom een ​​dimensieloze hoeveelheid.

Kan je van dienst zijn: maan

Over het algemeen is de grootte van de uitgangskracht groter dan de ingang en m> 1. Maar er zijn zeer delicate taken die een vermindering van de uitgangskracht verdienen, zoals het geval is van het pincet, waarvoor m < 1.

Als voorbeelden van de toepassing van het hellende vlak hebben we:

Op hellingen

De helling vergemakkelijkt dat de motorfiets op het niveau is dat nodig is om het comfortabel aan de vrachtwagendrager naar de vrachtwagen te brengen. Bron: Wikimedia Commons.

De hellingen zijn nuttig voor het opzetten van zware objecten op een bepaalde hoogte, waardoor de toepassing van een kracht van minder grootte wordt toegestaan ​​dan het gewicht van het object.

Het mechanische voordeel m van een gladde helling, zonder wrijven, wordt berekend door het quotiënt tussen zijn lengte te maken, "d" en zijn hoogte genoemd, aangeduid als "h":

M = D / H

In de praktijk is er echter wrijven tussen de oppervlakken, daarom is het echte mechanische voordeel iets lager dan m (zie oefening opgelost 2).

Wiggen

Een wig is een eenvoudige machine die wordt gebruikt om te knippen en te werken. Het is in staat om de weerstand van het materiaal door de rand te overwinnen, krachten in tegengestelde zintuigen toe te passen, zoals te zien in het beeld rechts. Bron: Wikimedia Commons.

Ze bestaan ​​uit een dubbel hellend vlak gemaakt van resistent materiaal met twee contactoppervlakken, die grote wrijvingskrachten bieden vanwege de rand die aan de rand wordt gevormd.

De rand is in staat om de weerstand van het materiaal te overwinnen en in stukken te scheiden met behulp van een hamer om de kracht aan te brengen. Het gebruik van de wig strekt zich uit tot de adosar een mango, als bijl.

Kan u van dienst zijn: wat is de elektriciteit? (Met experiment)

Messen, bijlen en beitels zijn goede voorbeelden van wiggebruik als snijinstrumenten. De scherpe tanden van mensen hebben ook deze vorm, om voedsel te snijden in kleinere en kauwstukken.

Hoe langer de wig en hoe klein de hoek in de rand, hoe groter het mechanische voordeel van het gereedschap, dat wordt gegeven door:

M = 1 / Tg α

Waarbij α de hoek in de rand is. Porale vormen zoals wiggen dienen alleen om houtweerstand te overwinnen. Voertuigen zoals vliegtuigen en boten hebben ook wigvormen om luchtweerstand te overwinnen en snelheid te krijgen.

Schroeven

Er is een hellend vlak op een ander apparaat voor dagelijks gebruik dat wordt gebruikt om stukken te repareren: de schroef. De schroefdraad is een hellend vlak gerold rond de cilindrische as van de schroef.

Er wordt een invoerkracht toegepast F_Je Naar de schroef en bij het draaien van een draai van 2πr -maat, waarbij r de straal is, gaat de schroef een afstand P, genoemd, genoemd geslaagd. Deze afstand is degene die twee opeenvolgende schroefdraden scheidt.

Krachten die op een object op een hellend vlak werken

Normaal en gewicht

De figuur toont een vrij lichaamsdiagram van een object op een hellend vlak bij hoek α. Ervan uitgaande dat er geen wrijving is, zijn de krachten die op het object werken: de normale N, loodrecht uitgeoefend en W Het gewicht, dat verticaal is.

Vrij lichaamsdiagram voor een lichaam op een hellend vlak zonder wrijving. Bij afwezigheid van een kracht die het vasthoudt, zal het lichaam bergaf glijden. Bron: Wikimedia Commons.

De gewichtscomponent in de normale richting is w_En, dat deze normaal compenseert, omdat het object niet boven het vlak beweegt, maar er parallel aan gaat. Een kracht F die op het object wordt toegepast, moet de component op zijn minst compenseren W_X zodat het object door het hellende vlak stijgt.

Kan u van dienst zijn: moderne fysicaDit vrije lichaamsdiagram toont het object dat opstrijdt, onderworpen aan kinetische wrijving en kracht die het uploadt, evenwijdig aan het vliegtuig. Bron: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Normaal, gewicht en kinetische wrijving

Als de wrijving wordt overwogen, moet rekening worden gehouden met het feit dat deze altijd tegen beweging of mogelijke beweging is. Wanneer het object op het oppervlak van het hellende vlak beweegt, werkt de kinetische wrijving, als het object omhoog gaat, de kinetische wrijving F_k Het wordt in de tegenovergestelde richting gericht en de kracht F moet ook de leiding hebben over het verslaan van het.

Oefening opgelost

Zoek de hoek die de punt van een wig moet hebben, zodat het mechanische voordeel 10 is.

Oplossing

In voorgaande secties werd vastgesteld dat het mechanische voordeel van de wig werd gegeven door:

M = 1 / Tg α

Als M 10 waard moet zijn:

1 / tg α = 10

Tg α = 1/10 → α = 5.71º