facebook-icon twitter-icon nk-icon youtube-icon

Równia pochyła

  1. Co to jest równia pochyła?

1. równania pochyła

Myślę, że powyższe zdjęcie wszystko tłumaczy, ale mimo wszystko jeszcze to wytłumaczę :)

Równia pochyła to najkrócej mówiąc swojego rodzaju podjazd/ pochyła droga -  właśnie w taki sposób najlepiej sobie to wyobrazić.

Dlaczego więc w fizyce na tego typu figurę nie mówi się podjazd albo pochyła droga tylko musi mieć to swoją osobną nazwę? A dlatego, że ten podjazd używany w fizyce (równia pochyła) jest swego rodzaju obiektem idealnym. Cechuje się tym, że na całej długości ma równe pochylenie do podłoża np. 30o. Jego powierzchnia jest doskonale gładka albo doskonale chropowata na całej powierzchni. Obiekty rzeczywiste niestety nie spełniają takich idealnych warunków. Właśnie z tego powodu taka figura w fizyce doczekała się swojej osobnej nazwy i wraz z użyciem tej nazwy wiadomo, że niesie to za sobą te idealne warunki, w zasadzie nie osiągalne w rzeczywistości.

Po co w takim razie rozpatrywać obiekty, które nie istnieją w przyrodzie?

Odpowiedź na to pytanie ociera o głębszy sens istnienia fizyki. Fizyka to nauka „prosta”, rozpatrująca przypadki „proste”. W zasadzie wszystkie przypadki rozpatrywane staramy się upraszać maksymalnie jak się da. Wiele informacji pomijamy uznając je za mało istotne. W taki sposób tworzymy sobie obiekty, które nie są aż tak skomplikowane a nadal w całkiem niezły sposób opisują rzeczywistość. Równia pochyła jest takim przypadkiem.

W rzeczywistości wiadomo, że jak buduje się np. podjazd to nie na całej długości uda się uzyskać dokładnie taki  sam kąt nachylenia do podłoża, ale te niewielkie odchylenia w znikomym stopniu wpływają na sens zadania, dlatego w takich sytuacjach najlepiej przyrównać taki układ do równi pochyłej pomijając w obliczeniach te znikomo małe odchyłki. Gdybyśmy zaczęli te odchyłki uwzględniać w zadaniach to zadania bardzo, bardzo by się skomplikowały a wynik praktycznie nic by się nie różnił od tego obliczanego z równi pochyłej.

  1. Jak rozpatrywać siły na równi pochyłej?

Poniżej zdjęcie wszystkich sił jakie mogą działać na ciało znajdujące się na równi pochyłej, a pod tym zdjęciem znajduje się objaśnienie dla każdej z nich.  

2. siły działające na ciało na równi pochyłej_1

  1. a) Zacznijmy może od najważniejszej a mianowicie od siły zaznaczonej na zielono, czyli od ciężaru. Wystarczy tylko wymnożyć masę danego ciała z przyspieszeniem danej planety, żeby otrzymać ciężar.

Q=g*m [N]

Przyspieszenie ziemskie jest równe g=9,81m/s2

Dla przykładu ciało o masie 10kg na Ziemi ma ciężar równy:

Q=10kg*9,81m/s2=98,1N

Wynik podajemy w niutonach, dlatego że ciężar to jest po prostu siła a siłę podajemy w niutonach.

Każde ciało znajdujące się w polu grawitacyjnym ma ciężar. Ciężar zmienia się w zależności od przyspieszenia danej planety. Np. na Ziemi to samo ciało będzie miało większy ciężar niż na Księżycu czy Marsie, ale zdecydowanie mniejszy niż  np. na Jowiszu. Im większa i cięższa planeta tym przyciąganie takiej planety jest większe, a tym samym ciężar ciała również.

  1. b) Siła nacisku odpowiada za docisk ciała do powierzchni. Tak intuicyjnie na pewno czujesz, że im większy ciężar tym docisk będzie większy. No właśnie z tego wynika, że i nacisk i ciężar są w pewien sposób ze sobą połączone, a to połączenie można wywnioskować z trygonometrii. Skąd wiem, że akurat to wynika z trygonometrii? Zapamiętaj, jeśli w zadaniu otrzymujesz trójkąt prostokątny i znasz wartość kąta ostrego to na pewno będziesz mógł skorzystać z trygonometrii.

3. siła nacisku_1

Z tego rysunku widać że spokojnie można skorzystać z cosinusa, aby skorelować ze sobą te dwie siły, bo cw tym przypadku to:

4. kosinus do obliczenia siły nacisku_1

To już łatwo przekształcić i wyciągnąć z tego nacisk.  Poniżej równanie już po przekształceniu

N=cosα*Q

N= cosα*m*g

 

  1. c) Drugą, moim zadaniem, najważniejszą siłą jest tarcie, niestety tarcia nie da się wytłumaczyć bez nacisku, dlatego nacisk musiałem wytłumaczyć jako drugi

Dlaczego uważam, że tarcie jest jedną z najważniejszych sił? Dlatego, że z tarciem związana jest ekonomia. Im większa siła tarcia tym więcej energii trzeba zużyć, żeby np. wprawić ciało w ruch. Jeśli w zadaniach będziesz rozpatrywał równię pochyłą z doskonale gładką powierzchnią czyli z taką, która nie będzie generowała siły tarcia, to po prostu w danym zadaniu siły tarcia na równi pochyłej nie zaznaczasz. Takim odpowiednikiem doskonale gładniej powierzchni jest lód.

Teraz zastanówmy się jak można obliczyć tarcie na równi pochyłej. Od czego może zależeć tarcie? Na pewno im mocniej dociśniemy coś do powierzchni tym trudniej to przesunąć, a więc na intuicję będzie wówczas większa siła tarcia. Z tego wynika, że na tarcie na pewno wpływa siła nacisku, czyli siła zaznaczona na niebiesko „N”. Oprócz tego wiadomo, że na jednych powierzchniach ciało ślizga się łatwiej a na innych trudniej. Im powierzchnia bardziej chropowata tym współczynnik tarcia większy.

Współczynnik tarcia w fizyce zaznaczamy małą literka „f”

T=N*f

Nacisk omówiłem w podpunkcie „b” , tak więc teraz można wstawić tamto równanie do równania na tarcie w wyniku czego otrzymamy:

T= cosα*m*g *f

  1. d) przez Fs oznaczyłem siłę zsuwu. Ciało położone na równię pochyłą o odpowiednio dużym kącie α i o dużej gładkości może zacząć się zsuwać w dół. Wartość tej siły możemy obliczyć korzystając z trygonometrii, dlatego że Fs jest wpisane w trójkąt prostokątny, w którym znamy wartość kąta.

3. siła nacisku_2

Fs=sinα*Q

Fs=sinα*m*g

 

  1. e) Ostatnią, moim zdaniem najmniej ważną, siłą w obliczeniach fizycznych jest siła FN. Jest to siła reakcji podłoża. Zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona siła akcji zawsze wywołuje siłę reakcji. Jeśli ciało naciska na podłoże to reakcją podłoża będzie siłą skierowaną przeciwnie, przeciwdziałającą sile nacisku. Z tego wynika, że FN= cosα*m*g

 

W linku znajdziesz przykładowe zadanie z dynamiki

https://fizyka-kursy.pl/blog/dynamika-rownani-pochyla-zadania-online-korepetycje-online

Oprócz tego zachęcam do odwiedzenia artykułu na temat dynamiki. Znajdziesz tutaj wszystkie potrzebne wzory z dynamiki

https://fizyka-kursy.pl/blog/dynamika

Oprócz tego zachęcam do odwiedzenia mojego kursu z dynamiki. Ten kurs to ponad 3h nagrań podczas których wytłumaczyłem i teorię i obliczyłem sporą ilość różnorodnych zadań.

https://fizyka-kursy.pl/kurs/dynamika-poziom-studencki

 

Meta tytuł: Równania pochyła korepetycje z fizyki Dolińscy

Słowa kluczowe: Równania pochyła, Nacisk, tarcie, ciężar, siła zsuwu

Meta opis: Jeśli chcesz zdać maturę, kolokwia za pierwszym razem to na blogu fizyka-kursy.pl znajdziesz mnóstwo zadań z rozwiązaniami, które Ci w tym pomogą!

 

 


Powiązane wpisy:


Kategoria: WZORY FIZYCZNE

Dodaj komentarz

Brak komentarzy do tego wpisu.