De Hellend vlak Het is een eenvoudige machine die bestaat uit een plat oppervlak dat een hoek vormt met de horizontaal. Het doel is om de inspanning die nodig is om een object tot een bepaalde hoogte te tillen, te verminderen.
Een veelvoorkomend gebruik is om een zware last op een bouwplatform of voertuig te hijsen. Uit ervaring weten we dat op deze manier de inspanning wordt verminderd, in ruil voor het iets vergroten van de af te leggen afstand..
Dus in plaats van het object verticaal een hoogte h op te tillen, moet het een afstand d over het oppervlak van het hellende vlak afleggen. Vervolgens draagt het oppervlak bij aan het balanceren van een deel van het gewicht van het object, met name de verticale component ervan.
Uitgeoefende kracht F. Het is verantwoordelijk voor het verplaatsen van de horizontale component van het gewicht, waarvan de omvang kleiner is dan die van het gewicht zelf. Daarom is de omvang van F. is minder dan de kracht die nodig is om het lichaam rechtstreeks op te heffen.
De vereiste vermindering van de inspanning wordt genoemd mechanisch voordeel, een principe ontdekt door de grote oude natuurkundige Archimedes van Syracuse (287-212 v.Chr.). Hoe groter het mechanische voordeel, hoe minder moeite er moet worden gedaan om de taak uit te voeren.
Artikel index
Simpele machines zoals het hellende vlak zijn al sinds de prehistorie bekend. Vroege mensen gebruikten snijinstrumenten van steen om pijlpunten te maken om op te jagen en om hout te hakken om gebruiksvoorwerpen te maken..
Het mechanische voordeel M van een eenvoudige machine wordt gedefinieerd als het quotiënt tussen de grootte van de uitgaande kracht en die van de ingaande kracht. Het is dus een dimensieloze hoeveelheid.
Gewoonlijk is de grootte van de uitvoerkracht groter dan de invoerkracht en M> 1. Maar er zijn zeer delicate taken die een vermindering van de uitgaande kracht verdienen, zoals het geval is bij de klemmen, waarvoor M < 1.
Als voorbeelden van de toepassing van het hellende vlak hebben we:
Oprijplaten zijn handig om zware voorwerpen tot een bepaalde hoogte op te tillen, waarbij een kracht moet worden uitgeoefend die kleiner is dan het gewicht van het voorwerp..
Het mechanische voordeel M van een gladde helling, zonder wrijving, wordt berekend door het quotiënt tussen de lengte, genaamd "d" en zijn hoogte, aangeduid als "h" te maken:
M = d / u
In de praktijk is er echter wrijving tussen de oppervlakken, daarom is het echte mechanische voordeel iets minder dan M (zie opgeloste oefening 2).
Ze bestaan uit een dubbel hellend vlak van resistent materiaal met twee contactvlakken, die zorgen voor hoge wrijvingskrachten dankzij de snijkant die zich op de rand vormt..
De snijkant kan de weerstand van het materiaal overwinnen en het met behulp van een hamer in stukken scheiden om kracht uit te oefenen. Het gebruik van de wig wordt uitgebreid door er een handvat aan te bevestigen, zoals een bijl.
Messen, bijlen en beitels zijn goede voorbeelden van het gebruik van wiggen als snij-instrumenten. De snijtanden van mensen zijn ook op deze manier gevormd om voedsel in kleinere, taaie stukjes te snijden.
Hoe langer de wig en hoe kleiner de hoek op de snijkant, hoe groter het mechanische voordeel van het gereedschap, dat wordt verkregen door:
M = 1 / tg α
Waar α de hoek bij de snijkant is. Puntige vormen zoals wiggen werken niet alleen om de weerstand van het hout te overwinnen. Voertuigen zoals vliegtuigen en boten hebben ook wigvormen om luchtweerstand te overwinnen en snelheid te winnen..
Er is een hellend vlak in een ander alledaags apparaat dat wordt gebruikt om onderdelen te bevestigen: de schroef. De schroefdraad is een hellend vlak dat rond de cilindrische as van de schroef is gewikkeld.
Er wordt een invoerkracht toegepast F.ik naar de schroef en bij het draaien van een draai van maat 2πR, waarbij R de straal is, gaat de schroef een afstand p vooruit, genaamd Hij is geslaagd. Deze afstand is de afstand die twee opeenvolgende schroefdraden van de schroef scheidt.
De figuur toont een vrijlichaamsdiagram van een object in een vlak onder een hoek α. Ervan uitgaande dat er geen wrijving is, zijn de krachten die op het object inwerken: normaal N, loodrecht uitgeoefend en W. het gewicht, dat verticaal is.
De component van het gewicht in de richting van de normaal is WY, dat compenseert deze normaal, aangezien het object niet boven het vlak beweegt, maar parallel eraan. Een kracht F. aangebracht op het object moet in ieder geval compenseren voor de W-componentX zodat het object het hellende vlak op gaat.
Als wrijving wordt overwogen, moet er rekening mee worden gehouden dat deze altijd tegen beweging of mogelijke beweging is. Wanneer het object op het oppervlak van het hellende vlak beweegt, werkt de kinetische wrijving, als het object naar boven gaat, werkt de kinetische wrijving F.k het is in de tegenovergestelde richting gericht en kracht F moet ook verantwoordelijk zijn om het te verslaan.
Zoek de hoek die de punt van een wig moet hebben om zijn mechanisch voordeel 10 te geven.
In voorgaande paragrafen werd vastgesteld dat het mechanische voordeel M van de wig werd gegeven door:
M = 1 / tg α
Als M 10 waard moet zijn:
1 / tg α = 10
tg α = 1/10 → α = 5,71º
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.