Główna zawartość
Kurs: Fizyka > Rozdział 3
Lekcja 5: Równia pochyła i tarcie- Składowe siły ciężkości działającej na ciało znajdujące się na równi pochyłej
- Przyspieszenie lodu zsuwającego się po równi
- Siły tarcia, utrzymujące blok nieruchomo
- Więcej o siłach tarcia, utrzymujących blok nieruchomo
- Siły tarcia, utrzymujące stałą prędkość
- Porównanie tarcia kinetycznego i statycznego
- Przykłady tarcia kinetycznego i statycznego
- Czym jest tarcie?
- Co to jest równia pochyła?
© 2024 Khan AcademyWarunki użytkowaniapolitykę prywatnościInformacja o plikach cookie
Co to jest równia pochyła?
Powierzchnie, po których się poruszamy, nie są na ogół idealnie poziome. Dowiedz się, jak sobie radzić z nachyleniem! Tłumaczenie na język polski zrealizowane przez Centrum Fizyki Teoretycznej PAN.
Czym jest równia pochyła?
Podjazd dla wózków, pochyła droga, rampa to załadunku - wszystko to przykłady nachylonych powierzchni. Równia pochyła jest ich idealnym modelem - doskonale płaską, nachyloną pod pewnym kątem do poziomu powierzchnią, na której różnorakie ciała fizyczne mogą leżeć, ślizgać się, toczyć, turlać lub cokolwiek innego.
Równia pochyła często przydaje się w praktyce, gdyż pozwala znaczącą zmniejszyć siłę wymaganą do podniesienia danego obiektu. Jest ona jedną z sześciu podstawowych maszyn prostych.
Jak do równi pochyłej ma się druga zasada dynamiki Newtoda?
W większości przypadków, używając drugiej zasady dynamiki Newtona rozbijamy problem na ruch (i siły) w pionie oraz w poziomie. Przy analizie ruchu obiektów po równi takie podejście byłoby bardzo mało efektywne (choć wciąż możliwe i w pełni poprawne). Korzystniej jest rozbić siły na składowe prostopadłe i równoległe do powierzchni równi i zapisywać równania dla tych kierunków.
Oznacza to, że po rozłożeniu sił i przyspieszeń na składowe otrzymamy oddzielne równania: dla kierunku prostopadłego i równoległego do równi.
Ponieważ w praktycznie każdym przypadku obiekt ślizga się po powierzchni równi bez podskakiwania, możemy z powodzeniem przyjmować, że przyspieszenie w kierunku prostopadłym do równi .
Jak znaleźć składowe i siły grawitacji?
Ponieważ chcemy rozważać oddzielnie ruch w płaszczyźnie równi oraz prostopadły do niej, musi rozłożyć siłę grawitacji na odpowiednie składowe: prostopadłą i równoległą do równi.
Na rysunku poniżej pokazano, jak rozkładać siłę grawitacji na składowe. Należy być ostrożnym - mylenie i to bardzo częsty błąd (warto tak narysować obrazek, by kąt nachylenia równi był niewielki - wówczas wartość sinusa jest znacznie mniejsza niż cosinusa, co ułatwia uniknięcie błędu).
Jaka jest wartość siły reakcji podłoża dla obiektu umiejscowionego na równi pochyłej?
Siła reakcji podłoża zawsze skierowana jest prostopadle do płaszczyzny styku ciał; zatem i w tym wypadku kierunek działania siły będzie prostopadły do powierzchni równi.
W typowym przypadku, kiedy ciało nie doznaje żadnych przyspieszeń w kierunku prostopadłym do powierzchni równi (nie podskakuje), musi zachodzić równowaga sił w tym kierunku. Oznacza to, że siła reakcji podłoża musi być równa co do wartości składowej normalnej (czyli prostopadłej) siły grawitacji oraz musi być przeciwnie skierowana.
Innymi słowy, dla ciała leżącego nieruchomo lub ślizgającego się po powierzchni równi
Jak rozwiązywać zadania o równiach pochyłych?
Przykład 1: Sanki
Dziecko zjeżdża z góry na sankach. Kąt nachylenia powierzchni górki do poziomu wynosi , a współczynnik tarcia kinetycznego między sankami a śniegiem ma wartość . Sumaryczna masa dziecka i sanek to .
Jakiego przyspieszenia doznają sanki zjeżdżając z górki?
Zacznijmy od rozrysowania sił działających na sanki.
Użyjmy drugiej zasady dynamiki Newtona dla kierunku równoległego do powierzchni górki:
Przykład 2: Stromy podjazd
Pewien człowiek buduje dom i zastanawia się, jak stromy może być podjazd, aby mógł na nim parkować samochodem bez obawy, że ten się zsunie. Współczynnik tarcia statycznego między oponami a betonem, z którego wykonany jest podjazd, wynosi .
Jaki jest maksymalny kąt nachylenia płaszczyzny podjazdu do poziomu, dla którego samochód będzie mógł stać bez zsuwania się?
Zacznijmy od drugiej zasady dynamiki Newtona dla kierunku równoległego do powierzchni podjazdu:
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji