plan înclinat Este o mașină simplă care constă dintr-o suprafață plană care formează un unghi față de orizontală. Scopul său este de a reduce efortul necesar pentru a ridica un obiect la o anumită înălțime.
O utilizare obișnuită este de a ridica o sarcină grea pe o platformă de construcție sau un vehicul. Din experiență știm că în acest fel efortul este redus, în schimbul creșterii puțin a distanței de parcurs..
Deci, în loc să ridice obiectul pe verticală cu o înălțime h, este făcut să parcurgă o distanță d deasupra suprafeței planului înclinat. Apoi suprafața contribuie la echilibrarea unei părți din greutatea obiectului, în special a componentei verticale a acestuia.
Forta aplicata F Este responsabil pentru deplasarea componentei orizontale a greutății, a cărei magnitudine este mai mică decât cea a greutății în sine. Prin urmare, magnitudinea F este mai mică decât magnitudinea forței necesare pentru a ridica direct corpul.
Se numește reducerea efortului necesar avantaj mecanic, un principiu descoperit de marele fizician antic Arhimede din Siracuza (287-212 î.Hr.). Cu cât avantajul mecanic este mai mare, cu atât trebuie depus un efort mai mic pentru îndeplinirea sarcinii.
Indice articol
Mașini simple precum planul înclinat au fost cunoscute încă din preistorie. Primii oameni foloseau instrumente de tăiat din piatră pentru a realiza vârfuri de săgeți pentru a vâna și tăia lemn pentru a face ustensile..
Avantajul mecanic M al unei mașini simple este definit ca coeficientul dintre magnitudinea forței de ieșire și cea a forței de intrare. Prin urmare, este o cantitate adimensională.
De obicei, magnitudinea forței de ieșire este mai mare decât forța de intrare și M> 1. Dar există sarcini foarte delicate care merită o reducere a forței de ieșire, cum este cazul clemelor, pentru care M < 1.
Ca exemple de aplicare a planului înclinat avem:
Rampele sunt utile pentru ridicarea obiectelor grele la o anumită înălțime, necesitând aplicarea unei forțe de magnitudine mai mică decât greutatea obiectului..
Avantajul mecanic M al unei rampe netede, fără frecare, se calculează făcând coeficientul dintre lungimea sa, numită „d” și înălțimea sa, notată ca „h”:
M = d / h
Cu toate acestea, în practică există frecare între suprafețe, de aceea avantajul mecanic real este puțin mai mic decât M (vezi exercițiul 2 rezolvat).
Acestea constau dintr-un plan dublu înclinat din material rezistent cu două suprafețe de contact, care asigură forțe de frecare ridicate datorită muchiei tăietoare care se formează pe margine..
Marginea de tăiere este capabilă să depășească rezistența materialului și să-l separe în bucăți cu ajutorul unui ciocan pentru a aplica forța. Utilizarea penei este extinsă prin atașarea unui mâner la ea, ca un topor.
Cuțitele, topoarele și daltele sunt exemple bune de utilizare a penei ca instrumente de tăiere. Dinții incisivi ai oamenilor sunt formați și în acest fel, pentru a tăia mâncarea în bucăți mai mici, masticabile.
Cu cât punga este mai lungă și cu cât unghiul este mai mic pe marginea de tăiere, cu atât este mai mare avantajul mecanic al sculei, care este dat de:
M = 1 / tg α
Unde α este unghiul de la muchia de tăiere. Formele ascuțite, cum ar fi pene, nu funcționează doar pentru a depăși rezistența lemnului. Vehiculele precum avioanele și bărcile au, de asemenea, forme de pană pentru a depăși rezistența aerului și a câștiga viteza..
Există un plan înclinat într-un alt dispozitiv de zi cu zi care este folosit pentru fixarea pieselor: șurubul. Firul șurubului este un plan înclinat înfășurat în jurul axei cilindrice a șurubului.
Se aplică o forță de intrare Feu la șurub și când se rotește o rotație de dimensiunea 2πR, unde R este raza, șurubul avansează o distanță p, numită A murit. Această distanță este cea care separă două filete consecutive ale șurubului.
Figura arată o diagramă cu corp liber a unui obiect pe un plan înclinat la unghiul α. Presupunând că nu există frecare, forțele care acționează asupra obiectului sunt: cele normale N, exercitat perpendicular și W greutatea, care este verticală.
Componenta greutății în direcția normală este WDa, care compensează acest lucru normal, deoarece obiectul nu se deplasează deasupra planului, ci paralel cu acesta. O forță F aplicat obiectului trebuie să compenseze cel puțin componenta WX astfel încât obiectul să urce în planul înclinat.
Dacă se are în vedere fricțiunea, trebuie să se țină seama de faptul că este întotdeauna opusă mișcării sau mișcării posibile. Când obiectul se mișcă pe suprafața planului înclinat, fricțiunea cinetică acționează, dacă obiectul urcă în sus, fricțiunea cinetică Fk este direcționată în direcția opusă și forța F trebuie să fie și ea însărcinată cu înfrângerea ei.
Găsiți unghiul pe care trebuie să îl aibă vârful unei pene pentru ca avantajul său mecanic să fie de 10.
În secțiunile anterioare s-a stabilit că avantajul mecanic M al penei a fost dat de:
M = 1 / tg α
Dacă M trebuie să valoreze 10:
1 / tg α = 10
tg α = 1/10 → α = 5.71º
Nimeni nu a comentat acest articol încă.