Sie müssen beobachtet haben, dass die Geschwindigkeit des Objekts zunimmt, wenn es den Hang hinunterrutscht. Geschieht dies aufgrund der Kraft, die aufgrund der Schwerkraft am Hang auf das Objekt wirkt?
Die Geschwindigkeit des Objekts am Hang wird durch zwei Hauptkräfte bestimmt. Das Allererste ist die Steilheit des Hangs und das Zweite und Wichtigste ist die Kraft, die durch das Objekt gegen den Hang wirkt, die die Schwerkraft ist.
Was ist Schwerkraft am Hang?
Die Erdanziehungskraft wirkt immer nach unten zum Erdmittelpunkt.
Die Schwerkraft ist am ebenen Boden und sogar am Hang unabhängig von der Steilheit des Hangs gleich, aber nur die Größe der Schwerkraft variiert.
Wenn sich das Objekt auf einem sanften Abhang befindet, ist die Beschleunigung des Objekts den Abhang hinab geringer im Vergleich zu der Geschwindigkeit, die das Objekt erlangt, während es den Abhang von dem steileren Hügel hinunterrollt. Dies liegt daran, dass die Größe der Schwerkraft auf das Objekt, das von der steileren Neigung nach unten beschleunigt wird, größer ist als bei der sanften Neigung.
Was ist die Schwerkraft am Hang?
Die Gewichtskraft am Hang ist die Druckkraft, die das Objekt aufgrund seines Gewichts gegen den Boden ausübt.
Die Schwerkraft an einem Hang ist für das Objekt mit der Masse „m“ immer gleich, wo immer das Objekt vorhanden ist. Die Schwerkraft auf das Objekt ist immer konstant, weil seine Masse und der Wert der Erdbeschleunigung konstant sind und gleich F=mg sind
Arbeit durch die Schwerkraft auf einer Steigung
Die geleistete Arbeit ist definiert als die Kraft, die erforderlich ist, um das Objekt von seinem ursprünglichen Ort zu verschieben, und ist gegeben durch Arbeit = Kraft * mal Verschiebung
Wenn sich das Objekt auf einer schiefen Ebene bewegt, wird die Arbeit durch die Schwerkraft verrichtet, um das Objekt aus einer bestimmten Höhe über dem Boden auf der schiefen Ebene zu verschieben.
Angenommen, es gibt ein Objekt der Masse "m", das von der schiefen Ebene nach unten beschleunigt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt: -
Die gegen den Hang wirkende Gewichtskraft ist gleich Fg=mg. Aufgrund der Schwerkraft bewegt sich das Objekt mit der Kraft F=mgSinθ den Hang hinunter
Die Reibungskraft
wirkt dagegen, um der Beschleunigung des Objekts zu widerstehen, die sich aus der parallelen Kraft ergibt, die gegen die Normalkraft N des Objekts ausgeübt wird F//=mgCosθ
Die Verschiebung des Objekts von der geneigten Ebene ist „h“, was die Höhe des Objekts über dem Boden ist. Daher ist die vom Objekt geleistete Arbeit
W = mgh
Die Schwerkraft wird auf das Objekt ausgeübt, um es auf die ebene Erdoberfläche zu bringen und es den Hang hinunter zu beschleunigen.
Wann ist die Schwerkraft auf der schiefen Ebene maximal?
Die Schwerkraft ist an jedem Punkt der schiefen Ebene gleich, weil die Masse und die Erdbeschleunigung unverändert bleiben.
Die Schwerkraft wirkt vor dem Objekt, während es den Hang hinunter beschleunigt. Die Größe der Schwerkraft der Kraft ist größer, wenn der Hang steiler ist.
Die Kraft, die das Objekt auf dem Boden hält, ist die Kraft, die gegen die Normalkraft auf den Boden durch das Objekt wirkt, die –mgCosθ ist, und die Komponente der Kraft, die für die Beschleunigung des Objekts nach unten verantwortlich ist, ist die Neigung, mg Sinθ.
Dies folgt dem zweiten Newtonschen Bewegungsgesetz
F = mein
Und daher ist die Beschleunigung des Objekts vom Hang gleich
a = F / m
Die maximale auf das Objekt wirkende Kraft ist also mgSinθ
Was beeinflusst die Gravitationskraft auf der schiefen Ebene?
Der Neigungswinkel zum Boden bestimmt die Geschwindigkeit des Objekts und die Größe der Kraft, die es nach unten drückt.
Da sich das Objekt auf einer geneigten Ebene befindet, wird es über das Bodenniveau angehoben, wodurch die potenzielle Energie gewonnen wird, wodurch die Anziehungskraft leicht abnimmt. Aber aufgrund von Ungleichgewichtskräften beschleunigt das Objekt nach unten.
Wenn der Winkel zwischen der Richtung der Schwerkraft und die Neigung wird niedriger, dann wird das Objekt nach unten in Richtung Boden gedrückt. Der Schwerpunkt des Objekts ist dort, wo das gesamte Körpergewicht konzentriert ist und dazu neigt, das Objekt in der Gleichgewichtslage der Ruhe zu halten.
Ändert sich die Gravitationskraft mit dem Winkel?
Die auf das Objekt ausgeübte Gravitationskraft ist konstant und wirkt immer auf den Erdmittelpunkt.
Bei einem Objekt auf einer schiefen Ebene bleibt die Gravitationskraft auf das Objekt gleich, aber nur die Größe der auf das Objekt auf der Neigung wirkenden parallelen Kraft nimmt mit der Neigung zu.
Aus dem folgenden Diagramm können wir sehen, dass unterschiedliche Kräfte auf das Objekt wirken, aber die Richtung der beiden Kräfte in die gleiche Richtung geht. Wenn der Winkel φ zunimmt, nimmt die Größe dieser Kräfte zu und das Objekt beschleunigt mit hoher Geschwindigkeit den Hang hinunter.
Die parallele Kraft entsteht durch die auf den Boden ausgeübte Kraft aufgrund der Normalkraft und der Kraft aufgrund des Schwerpunkts des Objekts, der einen Winkel φ bildet, der parallel zur Richtung der schrägen Kraft mgSinθ wirkt und das Objekt den Hang hinunterdrückt wenn die Größe der Kraft in dieser Richtung zunimmt.
Wie berechnet man die Schwerkraft an einer Steigung?
Die auf das Objekt auf einer schiefen Ebene einwirkenden Nettokräfte sind die Summe aus Schwerkraft, senkrechter Kraft und paralleler Kraft.
Die Schwerkraft des Objekts an einem Hang wirkt immer nach unten und nach Newtons zweitem Bewegungsgesetz ist die Schwerkraft auf das Objekt gleich Masse mal Erdbeschleunigung, dh Fg=mg
Lassen Sie uns nun Schritt für Schritt sehen, wie die Netto-Schwerkraft auf das Objekt auf einer geneigten Ebene berechnet wird:
Neigungswinkel
Das allererste ist, den Neigungswinkel des Hangs zu finden, der die Größe der Kräfte und die Geschwindigkeit des Objekts bestimmt.
Masse des Objekts
Zweitens sollten Sie die Masse des Objekts kennen. Wenn Sie die Normalkraft des Objekts kennen, können Sie die Masse mit der Formel berechnen: - m = F / a
Finden Sie Kraft aufgrund der Schwerkraft
Die Gewichtskraft ist immer auf den Schwerpunkt der Erde gerichtet und ist gleich mg.
Finden Sie die senkrechte Kraft
Dies ist eine Kraft, die in Richtung der Beschleunigung des Objekts wirkt und für die Bewegung des Objekts den Hang hinunter verantwortlich ist und gleich ist
Finden Sie die parallele Kraft
Dabei handelt es sich um die Kraft, die durch die Wirkung der Schwerkraft und die Kraft erzeugt wird, die als Reaktion auf die Normalkraft gegen den Hang des Hügels entwickelt wird. Sie addiert sich zur Schubkraft auf das Objekt, die es den Hang hinunterzieht, und ist gleich
Berechnen Sie die Reibungskraft
Dies ist die Kraft, die der Geschwindigkeit des Objekts entgegenwirkt, indem sie seiner Bewegung Widerstand leistet. Sie hängt vom Reibungskoeffizienten des Hangs ab, der die Rauheit des Bodens bestimmt und als angegeben wird
und hängt mit der Normalkraft des Objekts zusammen, die auf den Boden wirkt.
Finden Sie die Netzkraft
Die Kraft, die dafür verantwortlich ist, dass das Objekt den Hang hinunter beschleunigt, ist die Parallelkraft, und die Reibungskraft wirkt der Beschleunigung des Objekts entgegen, die in die entgegengesetzte Richtung wirkt. Die Normalkraft ist gleich der senkrecht auf das Objekt wirkenden Kraft.
Daraus lässt sich dann die Beschleunigung des Objekts aus der schiefen Ebene mit Hilfe des zweiten Newtonschen Bewegungsgesetzes ermitteln.
F = mein
Daher ist die Beschleunigung des Objekts von der geneigten Böschung
a=FNetto-/m
Wie groß ist die Beschleunigung des Massenobjekts 2 kg, das von der geneigten Stelle mit einem Neigungswinkel von 30 herunterrutscht?0 mit einem Reibungskoeffizienten von 0.15?
Gegeben: m = 2 kg
θ = 300
μ = 0.15
Die Schwerkraft ist
Die parallele Kraftkomponente ist
Die senkrechte Kraft ist
Die Reibungskraft ist
Daher ist die Nettokraft auf das Objekt
Daher ist die Beschleunigung des Objekts
Die Beschleunigung des Objekts aus der schiefen Ebene ist 7.75m / s2.
Zusammenfassung
Die Gewichtskraft auf das Objekt bleibt auch auf der schiefen Ebene gleich. Die Kraft, die für die Beschleunigung des Objekts den Hang hinunter verantwortlich ist, ist die parallele Kraft, die aufgrund der Schwerkraft vom vorderen Punkt seines Massenschwerpunkts auf das Objekt ausgeübt wird, und die senkrechte Kraft.
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