Наклонная плоскость
Наклонная плоскость — это простой механизм в виде ровной поверхности, расположенной под углом к горизонту. Она позволяет поднять груз на нужную высоту меньшей силой, но при этом груз приходится перемещать на большее расстояние.
Наклонная плоскость является одним из простых механизмов. Примеры наклонной плоскости — пандус, трап, наклонная дорога, клин и винт. Чем положе плоскость, тем меньше сила, необходимая для подъёма груза, но тем длиннее путь.
Формула для идеальной плоскости
Если трением пренебречь, сила тяги \(F\) связана с весом груза \(P\) и размерами плоскости. Здесь \(h\) — высота подъёма, а \(l\) — длина наклонной плоскости.
Из формулы видно: при одинаковой высоте подъёма увеличение длины \(l\) уменьшает требуемую силу \(F\). В реальной ситуации часть работы расходуется на преодоление трения, поэтому действительная сила больше расчётной.
Груз весом \(P=600\ Н\) поднимают по плоскости длиной \(l=3\ м\) на высоту \(h=1\ м\). Без учёта трения сила тяги равна \(F=600\cdot\frac{1}{3}=200\ Н\). По вертикали груз пришлось бы поднимать силой около \(600\ Н\), зато путь был бы втрое короче.
Наклонная плоскость не уменьшает работу в идеальном случае: выигрывая в силе, мы проигрываем в расстоянии. Поэтому работа остаётся примерно одинаковой: \(A=F\cdot l=P\cdot h\). С учётом трения затраченная работа становится больше.
Как изменится сила тяги при увеличении длины наклонной плоскости в 2 раза, если высота и вес груза не меняются?
Главное
- Наклонная плоскость позволяет поднимать груз меньшей силой за счёт увеличения пути.
- Для идеальной плоскости \(F=P\frac{h}{l}\); трение увеличивает требуемую силу.
- В идеальном случае выигрыша в работе нет: выигрыш в силе компенсируется проигрышем в расстоянии.