Skråplan

Hva er et skrå fly?

Han skråplan Det er en enkel maskin som består av en flat overflate som danner en vinkel med hensyn til horisontalt. Hensikten er å redusere innsatsen som kreves for å heve et objekt til en viss høyde.

Vanlig bruk er å heve en tung belastning til en plattform for en konstruksjon eller kjøretøy. Av erfaring vet vi at på denne måten reduseres innsatsen, i bytte for å øke avstanden til å reise.

Så i stedet for å heve en H -høyde vertikalt, er den laget for å reise en avstand D på overflaten av det skrå planet. Da bidrar overflaten til å balansere en del av objektets objekt, nærmere bestemt den vertikale komponenten av det samme.

Den påførte kraften F Det er ansvarlig for å bevege den horisontale komponenten i vekten, hvis størrelse er mindre enn den for selve vekten. Derfor størrelsen på F er mindre enn størrelsen på kraften som kreves for å heve kroppen direkte.

Reduksjonen av den nødvendige innsatsen kalles Mekanisk fordel, Et prinsipp oppdaget av den store fysikeren av antikken Archimedes of Syracuse (287-212 til.C). En større mekanisk fordel, mindre innsats må gjøres for å utføre oppgaven.

Eksempler på skrå fly

Enkle maskiner som det skrå flyet er kjent fra forhistorien. De første menneskene brukte skjæreinstrumenter laget av stein for å lage piler for å jakte og kutte tre for å lage redskaper.

Den mekaniske fordelen m av en enkel maskin er definert som forholdet mellom størrelsen på utgangskraften og inngangskraften. Det er derfor en dimensjonsløs mengde.

Kan tjene deg: måne

Generelt er størrelsen på utgangskraften større enn inngangen og m> 1. Men det er veldig delikate oppgaver som fortjener en reduksjon i utgangskraften, som tilfellet er med pinsett, som m < 1.

Som eksempler på anvendelse av det skrå planet har vi:

Ramper

Rampen letter at motorsykkelen er på det nivået som er nødvendig for å sette den komfortabelt til lastebilbæreren til lastebilen. Kilde: Wikimedia Commons.

Rampene er nyttige for å heve tunge gjenstander i en viss høyde, og krever påføring av en kraft med mindre størrelsesorden enn objektets vekt.

Den mekaniske fordelen m av en jevn rampe, uten å gni, beregnes ved å gjøre kvotienten mellom dens lengde, kalt "d" og dens høyde, betegnet som "h":

M = d / h

Imidlertid er det i praksis gni mellom overflatene, derfor er den virkelige mekaniske fordelen litt lavere enn M (se øvelse løst 2).

Kiler

En kile er en enkel maskin som brukes til å kutte og jobbe. Det er i stand til å overvinne materialets motstand gjennom kanten, påføre krefter i motsatte sanser, som sett på bildet til høyre. Kilde: Wikimedia Commons.

De består av et dobbelt skråplan laget av resistent materiale med to kontaktflater, som gir store friksjonskrefter på grunn av kanten som dannes på kanten.

Kanten er i stand til å overvinne materialets motstand og skille det i stykker ved hjelp av en hammer for å påføre styrken. Bruken av kilen strekker seg til Adosar en mango, som øks.

Kan tjene deg: Hva er strømmen? (Med eksperiment)

Kniver, akser og meisler er gode eksempler på kilbruk som skjæreinstrumenter. De skarpe tennene til mennesker har også denne formen, for å kutte mat i mindre og tyggbare biter.

Jo lenger kilen og desto minste vinkelen i kanten, desto større er den mekaniske fordelen med verktøyet, som er gitt av:

M = 1 / tg α

Hvor α er vinkelen i kanten. Porale former som kiler tjener bare til å overvinne tremotstand. Kjøretøyer som fly og båter har også kileformer for å overvinne luftmotstand og få hastighet.

Skruer

Det er et skrå fly på en annen daglig bruksenhet som brukes til å fikse stykker: skruen. Skrutråden er et skrå plan rullet rundt den sylindriske aksen på skruen.

En inngangskraft brukes F_Yo Til skruen og når du dreier en 2πr -størrelse, der r er radius, fremmer skruen en avstand p, kalt passert. Denne avstanden er den som skiller to påfølgende skruetråder.

Krefter som virker på et objekt på et skrå fly

Normal og vekt

Figuren viser et fritt kroppsdiagram over et objekt på et skrå plan i vinkel α. Forutsatt at det ikke er noen friksjon, er kreftene som virker på objektet: det normale N, utøvd vinkelrett og W Vekten, som er vertikal.

Gratis kroppsdiagram for en kropp på et skrå plan uten friksjon. I mangel av en styrke som holder den, vil kroppen gli nedoverbakke. Kilde: Wikimedia Commons.

Vektkomponenten i normal retning er w_og, at denne normalen kompenserer, fordi objektet ikke beveger seg over flyet, men parallelt med det. En kraft F som brukes på objektet, må i det minste kompensere for komponenten w_x slik at gjenstanden stiger gjennom det skrå planet.

Kan tjene deg: moderne fysikkDette frie kroppsdiagrammet viser objektet som stiger opp, underlagt kinetisk friksjon og kraft som får det til å laste opp, parallelt med planet. Kilde: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Normal, vekt og kinetisk friksjon

Hvis friksjonen blir vurdert, bør det tas i betraktning at den alltid er imot bevegelse eller mulig bevegelse. Når objektet beveger seg på overflaten av det skrå planet, virker den kinetiske friksjonen, hvis objektet går opp, den kinetiske friksjonen F_k Det er rettet i motsatt retning, og styrken F må også ha ansvaret for å beseire den.

Trening løst

Finn vinkelen som spissen av en kiler må ha slik at den mekaniske fordelen er 10.

Løsning

I foregående seksjoner ble det slått fast at den mekaniske fordelen m av kilen ble gitt av:

M = 1 / tg α

Hvis M må være verdt 10:

1 / tg α = 10

TG α = 1/10 → α = 5.71º