Πώς βρίσκετε δύναμη σε τριβή χωρίς κλίση;

Δείτε πώς μπορείτε να βρείτε τη δύναμη σε ένα αντικείμενο σε ένα αεροπλάνο χωρίς τριβή:

Κατανόηση των δυνάμεων

* βαρύτητα (βάρος): Η δύναμη της βαρύτητας δρα κατ 'ευθείαν προς τα κάτω στο αντικείμενο. Αντιπροσωπεύουμε αυτό ως mg , πού:

* m Είναι η μάζα του αντικειμένου

* g είναι η επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα (περίπου 9,8 m/s²)

* Κανονική δύναμη: Η δύναμη που ασκείται από το επίπεδο στο αντικείμενο, κάθετο στην επιφάνεια του επιπέδου. Αυτή η δύναμη ισορροπεί το συστατικό της βαρύτητας που είναι κάθετη στο επίπεδο.

* Δύναμη παράλληλη με το αεροπλάνο: Αυτό είναι το συστατικό της βαρύτητας που δρα παράλληλα με το κεκλιμένο επίπεδο, προκαλώντας το αντικείμενο να γλιστρήσει προς τα κάτω.

βήματα

1. Σχεδιάστε ένα ελεύθερο διάγραμμα σώματος:

* Σχεδιάστε το αντικείμενο στο κεκλιμένο επίπεδο.

* Σχεδιάστε ένα βέλος που δείχνει ευθεία προς τα κάτω που αντιπροσωπεύει τη δύναμη της βαρύτητας (MG).

* Σχεδιάστε ένα βέλος κάθετο στο επίπεδο που αντιπροσωπεύει την κανονική δύναμη (n).

* Σχεδιάστε ένα βέλος παράλληλο με το επίπεδο που αντιπροσωπεύει τη δύναμη τραβώντας το αντικείμενο κάτω από το επίπεδο (F).

2. Επίλυση βαρύτητας:

* Επιλύστε τη δύναμη της βαρύτητας (MG) σε δύο συστατικά:

* Συστατικό κάθετο στο επίπεδο: Αυτό είναι mg*cos (θ), όπου θ είναι η γωνία της κλίσης. Αυτό το συστατικό εξισορροπείται από την κανονική δύναμη (n).

* Συνιστώσα παράλληλα με το επίπεδο: Αυτό είναι mg*sin (θ), που είναι η δύναμη που προκαλεί το αντικείμενο να γλιστρήσει κάτω από την κλίση.

3. Υπολογίστε τη δύναμη παράλληλη με το επίπεδο:

* Η δύναμη που ενεργεί στο αντικείμενο κάτω από την κλίση είναι f =mg* sin (θ) .

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι ένα μπλοκ 5 kg τοποθετείται σε ένα επίπεδο χωρίς τριβή σε γωνία 30 μοίρες.

* δύναμη βαρύτητας (mg): 5 kg * 9,8 m/s² =49 n

* Δύναμη παράλληλη με το επίπεδο (F): 49 n * sin (30 °) =24,5 n

Σημαντική σημείωση: Αυτός ο υπολογισμός θεωρεί μόνο τη δύναμη που τραβά το αντικείμενο κάτω από την κλίση. Εάν το αντικείμενο βρίσκεται αρχικά σε κατάσταση ηρεμίας, αυτή η δύναμη θα προκαλέσει την επιτάχυνση του επιπέδου. Για να υπολογίσετε την επιτάχυνση, θα χρησιμοποιούσατε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα (F =MA).