Lutande plan

Vad är ett lutande plan?

han lutande plan Det är en enkel maskin som består av en plan yta som bildar en vinkel med avseende på horisontellt. Syftet är att minska den ansträngning som krävs för att höja ett objekt till en viss höjd.

Vanligt bruk är att höja en tung belastning till en plattform för en konstruktion eller fordon. Från erfarenhet vet vi att på detta sätt minskas ansträngningen, i utbyte mot att öka avståndet till resor.

Så istället för att höja en h höjd vertikalt görs den att resa ett avstånd d på ytan av det lutande planet. Sedan bidrar ytan till att balansera en del av objektets objekt, särskilt den vertikala komponenten på samma.

Den applicerade styrkan F Det ansvarar för att flytta den horisontella komponenten i vikten, vars storlek är mindre än själva vikten. Därför storleken på F är mindre än storleken på den kraft som krävs för att direkt höja kroppen.

Minskningen av den nödvändiga ansträngningen kallas Mekanisk fördel, En princip som upptäcktes av den stora fysikern av Antiquity Archimedes of Syracuse (287-212 till.C). En större mekanisk fördel, mindre ansträngning måste göras för att utföra uppgiften.

Exempel på lutande plan

Enkla maskiner som det lutande planet är kända från förhistorien. De första människorna använde skärinstrument gjorda av sten för att göra pilar för att jaga och klippa trä för att göra redskap.

Den mekaniska fördelen m för en enkel maskin definieras som förhållandet mellan utgångsstyrkans storlek och ingångsstyrkan. Det är därför en dimensionslös mängd.

Kan tjäna dig: månen

I allmänhet är utgångsstyrkans storlek större än ingången och m> 1. Men det finns mycket känsliga uppgifter som förtjänar en minskning av utgångsstyrkan, som är fallet med pincarna, för vilka M < 1.

Som exempel på tillämpning av det lutande planet har vi:

Ramper

Rampen underlättar att motorcykeln är på den nivå som krävs för att bekvämt lägga den till lastbilsföretaget till lastbilen. Källa: Wikimedia Commons.

Ramperna är användbara för att höja tunga föremål i en viss höjd, vilket kräver applicering av en kraft av mindre storlek än objektets vikt.

Den mekaniska fördelen m för en smidig ramp, utan att gnugga, beräknas genom att göra kvoten mellan dess längd, kallad "D" och dess höjd, betecknad som "H":

M = d / h

Men i praktiken är det gnidning mellan ytorna, därför är den verkliga mekaniska fördelen lite lägre än M (se träningslöst 2).

Kil

En kil är en enkel maskin som används för att klippa och arbeta. Det kan övervinna materialets motstånd genom kanten och applicera krafter i motsatta sinnen, som ses i bilden till höger. Källa: Wikimedia Commons.

De består av ett dubbel lutande plan tillverkat av resistent material med två kontaktytor, som ger stora friktionskrafter på grund av kanten som bildas på kanten.

Kanten kan övervinna materialets motstånd och separera det i bitar med hjälp av en hammare för att applicera kraften. Användningen av kilen sträcker sig till Adosar A Mango, som Ax.

Kan tjäna dig: vad är elen? (Med experiment)

Knivar, axlar och mejslar är bra exempel på kilanvändning som skärinstrument. Människornas snygga tänder har också denna form för att skära mat i mindre och tuggbara bitar.

Ju längre kilen och den minsta vinkeln i kanten, desto större är den mekaniska fördelen med verktyget, som ges av:

M = 1 / tg a

Där α är vinkeln i kanten. Porala former som kil tjänar bara till att övervinna träristens. Fordon som flygplan och båtar har också kilformer för att övervinna luftmotstånd och få hastighet.

Skruv

Det finns ett lutande plan på en annan daglig användningsanordning som används för att fixa bitar: skruven. Skruvtråden är ett lutande plan rullat runt skruvens cylindriska axel.

En ingångsstyrka appliceras F_Yo Till skruven och när du vrider en 2πr -storlek, där R är radien, avancerar skruven ett avstånd P, kallad passerade. Detta avstånd är det som skiljer två på varandra följande skruvtrådar.

Krafter som verkar på ett objekt på ett lutande plan

Normal och vikt

Figuren visar ett fritt kroppsdiagram över ett objekt på ett lutande plan i vinkel a. Förutsatt att det inte finns någon friktion är krafterna som verkar på objektet: de normala N, utövad vinkelrätt och W Vikten, som är vertikal.

Gratis kroppsdiagram för en kropp på ett lutande plan utan friktion. I frånvaro av en kraft som håller den kommer kroppen att glida nedförsbacke. Källa: Wikimedia Commons.

Viktkomponenten i normal riktning är w_och, att denna normala kompenserar, eftersom objektet inte rör sig över planet, men parallellt med det. En kraft F som tillämpas på objektet måste åtminstone kompensera för komponenten w_x så att objektet stiger genom det lutande planet.

Kan tjäna dig: modern fysikDetta fria kroppsdiagram visar objektet som stiger upp, med förbehåll för kinetisk friktion och kraft som gör att den laddas upp, parallellt med planet. Källa: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Normal, vikt och kinetisk friktion

Om friktionen beaktas bör den beaktas att den alltid motsätter rörelse eller möjlig rörelse. När objektet rör sig på ytan av det lutande planet, fungerar den kinetiska friktionen, om objektet går upp, den kinetiska friktionen F_k Det är riktat i motsatt riktning och kraften F måste också vara ansvarig för att besegra den.

Träning löst

Hitta vinkeln som spetsen på en kil måste ha så att dess mekaniska fördel är 10.

Lösning

I föregående avsnitt konstaterades att kilens mekaniska fördel m gavs av:

M = 1 / tg a

Om M måste vara värd 10:

1 / TG ​​α = 10

TG a = 1/10 → α = 5.71º