Наклонная плоскость

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Здесь:
N = сила реакции опоры
m — Масса объекта
g — Ускорение свободного падения
θ (Тета) — Угол наклона плоскости
f = Сила трения

Наклонная плоскость — это плоская поверхность, установленная под углом к горизонтали. Наклонная плоскость является одним из простых механизмов. Она позволяет поднимать груз вверх, прикладывая к нему усилие, заметно меньшее веса этого груза.

Примерами наклонных плоскостей служат пандусы и трапы. Принцип наклонной плоскости можно видеть также в таких колющих и режущих инструментах, как стамеска, топор, плуг, клин, винт.

История[править | править исходный текст]

Пандусы и трапы широко применялись при строительстве ранних каменных сооружений, дорог и акведуков, при штурме военных укреплений.

Эксперименты с наклонными плоскостями, которые на заре Нового времени делали Леонардо да Винчи, Симон Стевин, Галилео Галилей и другие физики, привели к познанию законов природы, связанных с силой тяжести, массой, инерцией.

Равновесие на наклонной плоскости является хорошим примером для понимания того, как работает правило параллелограмма сил.

Движение по наклонной плоскости[править | править исходный текст]

  • m\vec{a}=\vec{N}+m\vec{g}+\vec{F}тр — где m — масса тела, \vec{a} — вектор ускорения, \vec{N} — сила реакции (воздействия) опоры, \vec{g} — вектор ускорения свободного падения, \vec{F}тр — сила трения.
  • a=g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha) — при подъеме по наклонной плоскости и отсутствии дополнительных сил;
  • a = g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha) — при спуске с наклонной плоскости и отсутствии дополнительных сил;

здесь \mu — коэффициент трения тела о поверхность, \alpha — угол наклона плоскости.

Предельным является случай, когда угол наклона плоскости равен 90°, \alpha=g, и тело падает вдоль стены. Другим предельным случаем является ситуация, когда угол наклона плоскости равен 0° и плоскость параллельна земле. В этом случае тело не может двигаться без приложения внешней силы.

Характер движения тела, лежащего на наклонной плоскости, зависит от величины критического угла. Тело покоится, если угол наклона плоскости меньше критического угла, покоится или движется равномерно, если угол наклона плоскости равен критическому углу, и движется равноускоренно, если угол наклона плоскости больше критического угла.

См. также[править | править исходный текст]