De lutande plan Det är en enkel maskin som består av en plan yta som bildar en vinkel i förhållande till det horisontella. Syftet är att minska den ansträngning som krävs för att lyfta ett föremål till en viss höjd.
En vanlig användning är att lyfta en tung last på en byggplattform eller ett fordon. Av erfarenhet vet vi att på detta sätt minskar ansträngningen i utbyte mot att öka avståndet för att täckas lite..
Så istället för att lyfta objektet vertikalt en höjd h, görs det att färdas ett avstånd d över ytan på det lutande planet. Sedan bidrar ytan till att balansera en del av föremålets vikt, särskilt den vertikala komponenten av densamma.
Tillagd kraft F Det är ansvarigt för att flytta den horisontella delen av vikten, vars storlek är mindre än vikten själv. Därför är storleken på F är mindre än storleken på den kraft som krävs för att direkt höja kroppen.
Minskningen av den ansträngning som krävs kallas mekanisk fördel, en princip upptäckt av den stora antika fysikern Archimedes i Syracuse (287-212 f.Kr.). Ju större mekanisk fördel, desto mindre ansträngning måste göras för att utföra uppgiften.
Artikelindex
Enkla maskiner som det lutande planet har varit kända sedan förhistorisk tid. Tidiga människor använde skärinstrument av sten för att skapa pilspetsar för att jaga och hugga virke för att göra redskap..
Den mekaniska fördelen M av en enkel maskin definieras som kvoten mellan storleken på utgångskraften och ingångskraftens. Det är därför en måttlös kvantitet.
Vanligtvis är storleken på utgångskraften större än ingångskraften och M> 1. Men det finns mycket känsliga uppgifter som förtjänar en minskning av utgångskraften, vilket är fallet med klämmorna, för vilka M < 1.
Som exempel på tillämpningen av det lutande planet har vi:
Ramper är användbara för att lyfta tunga föremål till en viss höjd, vilket kräver en kraft av mindre storlek än föremålets vikt..
Den mekaniska fördelen M av en slät ramp utan friktion beräknas genom att kvoten mellan dess längd, kallad "d" och dess höjd, betecknas som "h":
M = d / h
I praktiken finns det emellertid friktion mellan ytorna, därför är den verkliga mekaniska fördelen lite mindre än M (se löst övning 2).
De består av ett dubbelt lutande plan av resistent material med två kontaktytor som ger höga friktionskrafter på grund av skäreggen som bildas på kanten..
Skäreggen kan övervinna materialets motstånd och separera det i bitar med hjälp av en hammare för att utöva kraft. Användningen av kilen utökas genom att fästa ett handtag på den, som en yxa.
Knivar, yxor och mejslar är bra exempel på användning av kilar som skärinstrument. Människans snittänder formas också på detta sätt för att skära mat i mindre, tuffa bitar.
Ju längre kil och ju mindre vinkel på skärkanten desto större är den mekaniska fördelen med verktyget, vilket ges av:
M = 1 / tg a
Där α är vinkeln vid skäreggen. Spetsiga former som kilar fungerar inte bara för att övervinna träets motstånd. Fordon som flygplan och båtar har också kilformar för att övervinna luftmotståndet och få fart..
Det finns ett lutande plan i en annan vardagsanordning som används för att fixera delar: skruven. Skruvgängan är ett lutande plan lindat runt skruvens cylindriska axel.
En ingångskraft appliceras Fi till skruven och när du vrider ett varv av storlek 2πR, där R är radien, skjuter skruven fram ett avstånd p, kallat Han passerade. Detta avstånd är det som skiljer två på varandra följande gängor på skruven.
Figuren visar ett frikroppsdiagram över ett objekt i ett plan lutande i vinkel α. Förutsatt att ingen friktion är, är de krafter som verkar på objektet: de normala N, utövas vinkelrätt och W vikten, som är vertikal.
Komponenten av vikten i riktning mot det normala är WY, som kompenserar detta normala, eftersom objektet inte rör sig över planet utan parallellt med det. En kraft F som används på objektet måste åtminstone kompensera för W-komponentenx så att objektet går uppåt i lutande plan.
Om friktion övervägs måste det tas med i beräkningen att den alltid är emot rörelse eller möjlig rörelse. När objektet rör sig på ytan av det lutande planet verkar den kinetiska friktionen, om objektet går uppåt, den kinetiska friktionen Fk den riktas i motsatt riktning och kraft F måste också ha ansvaret för att besegra den.
Hitta den vinkel som en kilspets måste ha för att dess mekaniska fördel ska vara 10.
I tidigare avsnitt fastställdes att den mekaniska fördelen M av kilen gavs av:
M = 1 / tg a
Om M måste vara värt 10:
1 / tg a = 10
tg α = 1/10 → α = 5,71 °
Ingen har kommenterat den här artikeln än.