Hoe om normale krag op 'n helling te vind: verskeie benaderings en probleemvoorbeelde


Om die netto te bereken dwing uitgeoefen word op 'n liggaam wat op 'n skuins vlak geplaas is, is dit belangrik om te weet hoe om te vind normale krag op 'n helling.

Daar word in fisika na 'n skuins oppervlak verwys as 'n skuinsvlak. Voorwerpe is in staat om af skuins vlakke te versnel as gevolg van 'n ongebalanseerde krag. Dit is nodig om die kragte wat op 'n item op 'n skuinsvlak werk, te evalueer om hierdie vorm van beweging werklik te verstaan.

Die gravitasie- en normaalkragte werk altyd in op alles wat op 'n skuinsvlak geplaas word. Dit is swaartekrag wat afwaarts inwerk, en normale krag wat loodreg op die oppervlak werk (in werklikheid beteken normaal "loodreg").

Hierin sal ons sien hoe om normale krag op 'n hellingsvlak te vind.

Wat is die normaalkrag van 'n boks op 'n skuinsvlak?

Wanneer 'n boks op 'n skuins oppervlak geplaas word, veroorsaak sy gewig 'n hoek theta met die normaal, wat langs die horisontale en vertikale rigtings opgelos moet word deur loodreg op die ooreenstemmende asse te teken.

Solank as wat die boks stil bly, is daar geen manier vir die boks om op 'n skuins vlak te beweeg nie, wat beteken dat daar 'n krag moet wees wat dit balanseer en as mgcosθ gegee kan word. Die krag tussen die boks en die skuins vlak sal na verwys word as die Normal Force. Daarom kan ons die vergelyking skryf as N=mgcosθ.

Hoe om normale krag op 'n helling te vind
Figuur wat normale krag op 'n helling illustreer

Hoe om versnelling te vind op 'n skuins vlak sonder wrywing.

Die netto krag van 'n liggaam op 'n skuins vlak is moeilik om te bereken omdat die twee kragte wat daarop inwerk nie in teenoorgestelde rigtings is nie.

Om dit te vereenvoudig, is dit nodig om een ​​van die voorwerp se kragte in loodregte komponente af te breek. Gravitasiekrag word in twee komponente verdeel as gevolg van die skuins oppervlak: een komponent sal parallel aan die skuins oppervlak wees en die ander sal loodreg op die skuins oppervlak wees. Die skuins oppervlak is verantwoordelik vir hierdie verdeling.

'n Parallelle komponent en 'n loodregte komponent word in die prent hieronder uitgebeeld, wat aantoon dat die gravitasiekrag deur twee kragkomponente vervang is.

Komponente van gravitasiekrag

Die normaalkrag word gebalanseer deur die loodregte komponent van gravitasiekrag, wat in die prent uitgebeeld word om in die teenoorgestelde rigting as die normaalkrag te wys. Daar is geen ander krag wat in staat is om die gravitasiekrag se parallelle komponent te balanseer nie.

As gevolg van die teenwoordigheid van 'n ongebalanseerde krag, sal die voorwerp teen die skuins vlak versnel soos dit die bodem nader. Hierdie versnelling word veroorsaak deur die parallelle komponent van die gravitasiekrag, wat verantwoordelik is vir die bestaan ​​daarvan. Dit is die komponent van swaartekrag se krag wat parallel is aan die rigting van swaartekrag se krag waarna verwys word as "net krag. "

Om die groottes van die komponente van F te berekeng dit wil sê gravitasiekrag, volgende vergelykings word gebruik

Wanneer daar geen wrywing en ander kragte is nie, dan word die versnelling van 'n voorwerp gegee deur die parallelle komponentwaarde gedeel deur die massa van die voorwerp. Dit kan soos volg geskryf word:

Is normaalkrag gelyk aan gewig op 'n helling?

Die gewig van die item, mg, word verdeel in komponente wat normaalweg teen die oprit afloop en langs die opritte. Daar word na hierdie twee komponente verwys as mgsinθ en mgcosθ, in daardie volgorde.

'n skuins vlak se normale krag is nooit gelyk aan die voorwerp se gewig nie. (Behalwe vir die beperkende geval van plat grond of oppervlak). Dit word bereken deur die voorwerp se gewig te vermenigvuldig met die cosinus van die hoek wat geskep word deur die skuinsvlak met die horisontale.

Hoe om normale krag sonder 'n hoek te vind.

Normale krag sonder 'n hoek kan bereken word deur die formule van gravitasiekrag te gebruik.

Die gravitasiekrag is gelykstaande aan die normaalkrag op 'n horisontale vlak. Die voorwerp se gravitasiekrag word gegee deur, Fg = mg

Om dit te verstaan, kom ons kyk na 'n voorbeeld waar 'n voorwerp op 'n tafel wat in rus is gehou word. Wat is dan die normaalkrag wat op die voorwerp werk as dit 'n massa van 22 kg het?

Soos ons weet dat die voorwerp se gravitasiekrag gegee word deur,

Fg = mg = (22.0 kg) * (9.8 m/s2) = 215.6 N


Gereelde vrae (FAQ's):

V. Wat presies is 'n skuinsvlak?

Ans: ’n Skuinsvlak is bloot ’n plat ondersteunende oppervlak wat een kant het wat hoër is as die ander en teen ’n hoek skuins is.

Q. Watter effek het wrywing op skuinsvlakke?

Ans: Wanneer ons sien die voorwerp gly oor die oppervlak is die gevolg van die afwesigheid van wrywing.

In die geval van 'n helling, werk die gravitasiekrag nie loodreg op die oppervlak nie. Die normale krag neem af met toenemende helling, en verminder wrywingskrag.

Mens kan die helling verhoog totdat die ding begin gly.

V. Gestel jy het 'n ysplaat op 'n 40-grade helling wat afgly. Wat is die tempo van versnelling?

Ans: Versnelling is die komponent van g wat parallel met die oprit inwerk. Neem kennis dat hierdie bevinding massa-onafhanklik is.

F = my

a = F / m

a = gsinθ

a = 9.8 [sonde(40°)] m/s2

a = 9.8 (0.6428) m/s2

a = 6.299

[latex]a\ongeveer 6.3\ m/s^{2}[/latex]

V. 'n Boks wat 22.0 kg weeg, is geleë op 'n oprit wat 30 grade bokant die horisontaal is. Wat is die grootte van die gewigskomponent wat parallel aan die oprit se oppervlak is?

Ans: Deur die formules van swaartekrag te gebruik.

Fg = mg = (22.0 kg) * (9.8 m/s2) = 215.6 N

F|| =Fg sinθ = (251.6 N) * [sin(30°)] = 107.8 N

Dit is positief aangesien dit die helling na regs af wys.

V. 'n Houtkubus sit op 'n meubelstuk Die kubus weeg altesaam 100 kg. Is dit moontlik om die grootte en rigting van die normaalkrag te bepaal? (Neem hier g = 10 m/s2)

Ans: Normale krag kan bepaal word deur na die grootte en rigting van die normaalkrag te kyk.

Die normale krag van die tafel word op die blok hout uitgeoefen. As die blok afwaarts gedruk word deur swaartekrag, dan moet die normale krag reguit opstoot om die blok stil te hou. Om nul netto krag te skep, moet hierdie twee kragte gelyk en omgekeerd eweredig aan mekaar wees.

FN =Fg = mg

FN = (100 kg) * (10 m/s2)

FN = 1000 N

As gevolg van die feit dat normale krag opwaarts druk, sal die resultaat positief wees. (Die gravitasiekrag sal negatief wees rigting.)

V. 'n Boks word op 'n oprit geplaas wat 'n 30 het° geneigdheid daartoe. Gestel 'n boks het 'n gewig van 50N. Hoe om dan normale krag op 'n hellingsvlak te vind?

Ans:  Ons word die gewig van die boks verskaf, dws mg = 50N

Daarom,

FN = mgcosθ = (50N) * [cos(30°)]

FN = 43N

So, hier in hierdie artikel het jy die verskillende benaderings geleer oor hoe om normale krag op 'n helling te vind saam met die voorbeelde.


Prajakta Gharat

Ek is Prajakta Gharat. Ek het Nagraadse studie in fisika in 2020 voltooi. Tans werk ek as 'n vakkundige in fisika vir Lambdageeks. Ek probeer om Fisika-vak maklik verstaanbaar op 'n eenvoudige manier te verduidelik.

Onlangse plasings