Vật lý

Mặt phẳng nghiêng


Đưa ra hai quỹ đạo dưới đây, cái nào "dễ dàng" hơn để tải khối vào?

Rõ ràng, trong con đường nghiêng, bởi vì trong trường hợp đầu tiên, chúng ta sẽ phải thực hiện một lực lớn hơn trọng lượng cơ thể. Trong trường hợp thứ hai, chúng ta phải tạo ra một lực lớn hơn một trong các thành phần trọng lượng của nó, trong trường hợp này, thành phần nằm ngang, sẽ có cường độ thấp hơn khi góc tạo thành nhỏ hơn.

Do đó, trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta sử dụng mặt phẳng nghiêng rất nhiều để tạo điều kiện cho một số nhiệm vụ nhất định.

Khi chúng ta phân tích các lực tác dụng lên một cơ thể trên một mặt phẳng nghiêng, chúng ta có:

Lực trọng lượng và lực bình thường, trong trường hợp này, không có cùng hướng bởi vì như chúng ta đã thấy, lực trọng lượng được gây ra bởi sự gia tốc của trọng lực, bắt nguồn từ tâm trái đất, do đó lực trọng lượng luôn có hướng thẳng đứng. Mặt khác, lực thông thường là lực phản ứng và chúng bắt nguồn từ bề mặt nơi chuyển động xảy ra, do đó nó có một góc bằng với mặt phẳng chuyển động.

Để có thể thực hiện tính toán này, chúng tôi phải thiết lập một số quan hệ:

  • Chúng ta có thể định nghĩa mặt phẳng Cartesian với độ nghiêng bằng với mặt phẳng nghiêng, nghĩa là với trục x tạo thành một góc bằng với mặt phẳng và trục y, vuông góc với trục x;
  • Lực bình thường sẽ bằng lực phân hủy Trọng lượng trên trục y;
  • Trọng lượng phân hủy lực trên trục x sẽ chịu trách nhiệm cho sự dịch chuyển khối;
  • Góc tạo thành giữa Trọng lượng lực và phân rã trục y của nó sẽ bằng góc tạo giữa mặt phẳng và phương ngang;
  • Nếu có lực ma sát, nó sẽ chống lại chuyển động, trong trường hợp đó nó sẽ hướng lên trên.

Biết điều này, chúng ta có thể chia lực kết quả theo mỗi hướng:

Trong y:

Vì khối không di chuyển xuống hoặc lên, kết quả này là null, vì vậy:

nhưng

vì vậy:

Trong x:

nhưng

vì vậy:

Ví dụ:

Một khối lượng cơ thể nặng 12kg được để lại trên mặt phẳng nghiêng tạo thành 30 ° với phương ngang. Hệ số ma sát động giữa khối và mặt phẳng là 0,2. Gia tốc của khối là gì?

Trong y:

Trong x: