Nagnjena ravnina

Kaj je nagnjena ravnina?

On nagnjena ravnina To je preprost stroj, ki je sestavljen iz ravne površine, ki tvori kot glede na vodoravno. Njegov namen je zmanjšati trud, potrebno za dvig predmeta na določeno višino.

Pogosta uporaba je dvig velikega bremena na ploščad gradnje ali vozila. Iz izkušenj vemo, da se na ta način zmanjšuje v zameno za povečanje razdalje do potovanja.

Torej, namesto da bi navpično dvignili višino H, je narejena za prehod na razdaljo D na površini nagnjene ravnine. Potem površina prispeva k uravnoteženju dela predmeta predmeta, zlasti navpične komponente istega.

Uporabljena sila F Odgovoren je za premikanje vodoravne komponente teže, katere velikost je manjša od same teže. Zato velikost F je manjša od obsega sile, ki je potrebna za neposredno dvig telesa.

Zmanjšanje potrebnega truda se imenuje Mehanska prednost, načelo, ki ga je odkril veliki fizik antike Arhimeda iz Sirakuze (287-212 do.C). Večja mehanska prednost, za izvedbo naloge je treba vložiti manj truda.

Primeri nagnjenih ravnin

Preprosti stroji, kot je nagnjena ravnina, so znani iz prazgodovine. Prvi ljudje so uporabili rezalne instrumente iz kamna za izdelavo puščic za lov in rezanje lesa za izdelavo pripomočkov.

Mehanska prednost M preprostega stroja je opredeljena kot razmerje med velikostjo izhodne sile in vhodno silo. Je torej brezdimenzionalna količina.

Vam lahko služi: luna

Na splošno je velikost izhodne sile večja od vhoda in m> 1. Obstajajo pa zelo občutljive naloge, ki zaslužijo zmanjšanje izhodne sile, kot je primer pincete, za katere m < 1.

Kot primeri uporabe nagnjene ravnine imamo:

Rampe

Plonina olajša, da je motocikel na ravni, ki je potrebna za udobno namestitev do tovornjaka do tovornjaka. Vir: Wikimedia Commons.

Rampe so koristne za dvigovanje težkih predmetov na določeni višini, ki zahtevajo uporabo sile manjše od teže predmeta.

Mehanska prednost m gladke rampe, brez drgnjenja, se izračuna tako, da je količnik med svojo dolžino, imenovano "D" in višino, označena kot "H":

M = D / H

Vendar pa v praksi drgnjenje med površinami, zato je prava mehanska prednost nekoliko nižja od M (glej vadbo Rešeno 2).

Klini

Klin je preprost stroj, ki se uporablja za rezanje in delo. Sposoben je premagovati odpornost materiala skozi rob in nanese sile v nasprotnih čutih, kot je razvidno iz slike na desni strani. Vir: Wikimedia Commons.

Sestavljene so iz dvojne nagnjene ravnine iz odpornega materiala z dvema kontaktnima površinama, ki zagotavljajo velike sile za trenje zaradi roba, ki je na robu.

Rob lahko premaga upor materiala in ga s pomočjo kladiva loči na koščke, da uporabi silo. Uporaba klina sega na mango Adosar A, kot sekira.

Vam lahko služi: kakšna je elektrika? (S poskusom)

Noži, sekire in dlete so dobri primeri uporabe klina kot rezalni instrumenti. Prav tako imajo to obliko, da se hranijo na manjše in žvečilne koščke.

Dlje kot je klin in najmanjši kot je na robu, večja je mehanska prednost orodja, ki ga daje:

M = 1 / tg α

Kjer je α kot na robu. Poralne oblike, kot so klini, služijo le za premagovanje lesa. Vozila, kot so letala in čolni.

Vijaki

Obstaja nagnjena ravnina na drugi napravi za vsakodnevno uporabo, ki se uporablja za popravljanje kosov: vijak. Vijačna nit je nagnjena ravnina, valjana okoli valjaste osi vijaka.

Uporablja se vhodna sila F_Yo Do vijaka in ko zavijete 2πr velikost, kjer je R polmer, vijak napreduje na razdaljo p, imenovan mimo. Ta razdalja je tista, ki ločuje dve zaporedni vijačni niti.

Sile, ki delujejo na predmet na nagnjeni ravnini

Normalno in težo

Na sliki je prikazan brezplačni karoserijski diagram predmeta na nagnjeni ravnini pod kotom α. Ob predpostavki, da ni trenja, so sile, ki delujejo na predmet N, ki se izvajajo pravokotno in W Teža, ki je navpična.

Brezplačni karoserijski diagram za telo na nagnjeni ravnini brez trenja. V odsotnosti sile, ki ga drži, bo telo zdrsnilo navzdol. Vir: Wikimedia Commons.

Komponenta teže v normalni smeri je w_in, da ta običajna kompenzira, ker se predmet ne premika nad ravnino, ampak vzporedno z njim. Sila F ki se uporablja za predmet, mora vsaj kompenzirati komponento w_x tako da se predmet dvigne skozi nagnjeno ravnino.

Vam lahko služi: sodobna fizikaTa brezplačni karoserijski diagram prikazuje predmet, ki se vzpenja, podvržen kinetičnemu trenju in sili, zaradi česar je nalaganje, vzporedno z ravnino. Vir: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Normalno, težo in kinetično trenje

Če se upošteva trenje, je treba upoštevati, da vedno nasprotuje gibanju ali morebitnemu gibanju. Ko se predmet premakne na površini nagnjene ravnine, kinetično trenje deluje, če se predmet poveča, kinetično trenje F_k Usmerjena je v nasprotni smeri in sila F mora biti tudi zadolžena za poraz.

Vaja rešena

Poiščite kot, ki ga mora imeti konica klina, tako da je njegova mehanska prednost 10.

Rešitev

V prejšnjih razdelkih je bilo ugotovljeno, da je bila mehanska prednost m klina dana:

M = 1 / tg α

Če mora biti m vreden 10:

1 / tg α = 10

TG α = 1/10 → α = 5.71 °