Ποια είναι η δύναμη που απαιτείται για να ωθήσει το αντικείμενο μέχρι μια κλίση 15 μοιρών;

Χρειάζεστε περισσότερες πληροφορίες για να προσδιορίσετε τη δύναμη που απαιτείται για να προωθήσετε ένα αντικείμενο μέχρι μια κλίση 15 μοιρών. Εδώ γιατί και τι πρέπει να ξέρετε:

Παράγοντες που επηρεάζουν τη δύναμη:

* μάζα του αντικειμένου: Όσο βαρύτερο είναι το αντικείμενο, τόσο περισσότερη δύναμη πρέπει να το μετακινήσετε.

* συντελεστής τριβής: Η τριβή μεταξύ του αντικειμένου και της επιφάνειας της κλίσης αντιστέκεται στην κίνηση. Ένας υψηλότερος συντελεστής τριβής απαιτεί περισσότερη δύναμη.

* αν το αντικείμενο κινείται με σταθερή ταχύτητα ή επιτάχυνση: Εάν θέλετε το αντικείμενο να κινηθεί με σταθερή ταχύτητα, η δύναμη που εφαρμόζετε πρέπει να ισούται με τις δυνάμεις που αντιτίθενται στην κίνηση του. Εάν θέλετε να επιταχύνει, θα χρειαστείτε περισσότερη δύναμη.

Πώς να υπολογίσετε τη δύναμη:

1. Διάγραμμα σώματος: Σχεδιάστε ένα ελεύθερο διάγραμμα σώματος του αντικειμένου στην κλίση. Αυτό θα δείξει όλες τις δυνάμεις που δρουν σε αυτό.

2. Δυνάμεις:

* βάρος (mg): Αυτή η δύναμη ενεργεί κάθετα προς τα κάτω.

* Κανονική δύναμη (n): Αυτή η δύναμη δρα την κάθετη στην επιφάνεια της κλίσης.

* δύναμη τριβής (f): Αυτή η δύναμη δρα παράλληλα με την επιφάνεια της κλίσης, αντιτιθέμενη κίνηση.

* Εφαρμοσμένη δύναμη (F): Αυτή είναι η δύναμη που εφαρμόζετε για να πιέσετε το αντικείμενο μέχρι την κλίση.

3. Δυνάμεις: Επιλύστε τη δύναμη βάρους σε συστατικά παράλληλα και κάθετα προς την κλίση.

* Συνιστώσα παράλληλα με κλίση: mg sin (15 °)

* ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΕΧΟΝΤΙΚΑ ΣΤΗΝ ΚΛΙΣΙΑ: mg cos (15 °)

4. Εξισώσεις:

* για σταθερή ταχύτητα: F =mg sin (15 °) + f

* για επιτάχυνση: F =ma + mg sin (15 °) + f

* τριβή: f =μΝ (όπου μ είναι ο συντελεστής τριβής)

Για να λάβετε μια αριθμητική απάντηση, χρειάζεστε:

* μάζα (m) του αντικειμένου

* συντελεστής τριβής (μ) μεταξύ του αντικειμένου και της κλίσης

* επιθυμητή επιτάχυνση (a), εάν υπάρχει

Παράδειγμα:

Ας πούμε ότι έχετε ένα αντικείμενο 10 kg σε κλίση 15 μοιρών με συντελεστή τριβής 0,2. Θέλετε να το ωθήσετε μέχρι την κλίση με σταθερή ταχύτητα.

* βάρος: mg =(10 kg) (9,8 m/s²) =98 n

* Κανονική δύναμη: N =mg cos (15 °) =98 n * cos (15 °) ≈ 94,6 n

* τριβή: f =μΝ =0.2 * 94.6 n ≈ 18.9 n

* Απαιτείται δύναμη: F =mg sin (15 °) + f =98 n * sin (15 °) + 18,9 n ≈ 42,3 n

Επομένως, χρειάζεστε μια δύναμη περίπου 42,3 n για να ωθήσετε το αντικείμενο μέχρι την κλίση με σταθερή ταχύτητα.