Devi aver notato che la velocità dell'oggetto aumenta quando scivola lungo il pendio. Ciò accade a causa della forza che agisce sull'oggetto a causa della gravità in pendenza?
La velocità dell'oggetto sul pendio è determinata da due forze principali. La prima cosa è la pendenza del pendio e la seconda e più importante è la forza che agisce dall'oggetto contro il pendio che è la forza dovuta alla gravità.
Cos'è la gravità in pendenza?
La forza di gravità agisce sempre verso il basso verso il centro della Terra.
La gravità è la stessa sul terreno piano e anche sul pendio indipendentemente dalla pendenza del pendio, ma varia solo l'entità della forza dovuta alla gravità.
Se l'oggetto si trova su un lieve pendio, l'accelerazione dell'oggetto lungo il pendio sarà minore rispetto alla velocità acquisita dall'oggetto mentre rotola lungo il pendio dalla collina più ripida. Questo perché l'entità della forza dovuta alla gravità sull'oggetto che accelera dal pendio più ripido è maggiore rispetto al pendio dolce.
Qual è la forza di gravità sul pendio?
La forza di gravità sul pendio è la forza di spinta che agisce contro il suolo dall'oggetto a causa del suo peso.
La forza di gravità su un pendio è sempre la stessa per l'oggetto di massa 'm' ovunque l'oggetto sia presente. La forza di gravità sull'oggetto è sempre costante perché la sua massa e il valore dell'accelerazione dovuta alla gravità è costante ed è uguale a F=mg
Lavoro svolto per gravità su una pendenza
Il lavoro svolto è definito come la forza richiesta per spostare l'oggetto dalla sua posizione iniziale ed è dato da Lavoro=Forza*volte spostamento
Nel caso in cui l'oggetto si muova su un piano inclinato, il lavoro viene svolto dalla forza di gravità per spostare l'oggetto da una certa altezza dal suolo sul piano inclinato.
Supponiamo che ci sia un oggetto di massa 'm' che sta accelerando verso il basso dal piano inclinato come mostrato nella figura seguente:-
La forza di gravità che agisce contro il pendio è uguale a Fg=mg. A causa della forza di gravità, l'oggetto si sta spostando lungo il pendio con la forza F=mgSinθ
La forza di attrito
agisce contro di essa per resistere all'accelerazione dell'oggetto che risulta a causa della forza parallela esercitata contro la forza normale N dell'oggetto che è F//=mgCosθ
Lo spostamento dell'oggetto dal piano inclinato è 'h' che è l'altezza dell'oggetto dal suolo. Quindi il lavoro svolto dall'oggetto è
W = mgh
La forza di gravità viene esercitata sull'oggetto per farlo scendere sulla superficie piana della Terra accelerandolo lungo il pendio.
Quando la forza di gravità sul piano inclinato è massima?
La forza di gravità è la stessa in qualsiasi punto del piano inclinato perché la massa e l'accelerazione di gravità rimangono invariate.
La forza di gravità agisce davanti all'oggetto mentre sta accelerando lungo il pendio, l'entità della gravità della forza sarà maggiore se il pendio è più ripido.
La forza che tiene l'oggetto a terra è la forza che agisce contro la normale forza al suolo dell'oggetto che è –mgCosθ e la componente della forza responsabile dell'accelerazione dell'oggetto verso il basso è la pendenza è mg Sinθ.
Questo segue la seconda legge del moto di Newton
F = mio
E quindi l'accelerazione dell'oggetto dalla pendenza è uguale a
a = F / m
La forza massima che agisce sull'oggetto è mgSinθ, quindi
Cosa influenza la forza gravitazionale sul piano inclinato?
L'angolo della pendenza con il suolo determina la velocità dell'oggetto e l'entità della forza che lo spinge verso il basso.
Poiché l'oggetto si trova su un piano inclinato, viene sollevato sopra il livello del suolo guadagnando l'energia potenziale, quindi l'attrazione gravitazionale diminuisce leggermente. Ma a causa delle forze di squilibrio l'oggetto accelera verso il basso.
Se l'angolo tra la direzione del forza di gravità e la pendenza diventa più bassa, quindi l'oggetto spingerà verso il basso verso il suolo. Il baricentro dell'oggetto è dove si concentra l'intero peso del corpo e tende a mantenere l'oggetto nella posizione di equilibrio di riposo.
La forza gravitazionale cambia con l'angolo?
La forza gravitazionale esercitata sull'oggetto è costante e agisce sempre verso il centro della Terra.
Per un oggetto su un piano inclinato, la forza gravitazionale sull'oggetto rimane la stessa ma solo l'entità della forza parallela che agisce sull'oggetto sulla pendenza aumenta con la pendenza.
Dal diagramma sottostante possiamo vedere che forze diverse agiscono sull'oggetto ma la direzione delle due forze è nella stessa direzione. Se l'angolo φ aumenta, l'entità di queste forze aumenta e l'oggetto accelererà lungo il pendio ad alta velocità.
La forza parallela si crea a causa della forza esercitata sul terreno a causa della forza normale e la forza dovuta al baricentro dell'oggetto che forma un angolo φ agente parallelo alla direzione della forza obliqua mgSinθ spingere l'oggetto lungo il pendio all'aumentare dell'intensità della forza in questa direzione.
Come calcolare la forza di gravità su una pendenza?
Le forze nette che agiscono sull'oggetto su un piano inclinato sono la somma della forza di gravità, della forza perpendicolare e della forza parallela.
La forza di gravità dell'oggetto su un pendio agisce sempre verso il basso e secondo la seconda legge del moto di Newton, la forza di gravità sull'oggetto è uguale a massa moltiplicata per l'accelerazione di gravità cioè Fg=mg
Ora, vediamo come calcolare passo dopo passo la forza di gravità netta sull'oggetto su un piano inclinato: -
Angolo di inclinazione
La prima cosa da fare è trovare l'angolo di inclinazione della pendenza che determina l'entità delle forze e la velocità dell'oggetto.
Massa dell'oggetto
In secondo luogo, dovresti conoscere la massa dell'oggetto. Se conosci la forza normale dell'oggetto, puoi calcolare la massa usando la formula:- m=F/a
Trova la forza grazie alla gravità
La forza di gravità è sempre diretta verso il baricentro terrestre ed è pari a mg.
Trova la forza perpendicolare
Questa è una forza che agisce nella direzione dell'accelerazione dell'oggetto e responsabile del movimento dell'oggetto lungo il pendio ed è uguale a
Trova la forza parallela
Questa è la forza generata per effetto della gravità e la forza sviluppata in risposta alla forza normale contro il pendio della collina e si aggiunge alla forza di spinta sull'oggetto che lo trascina lungo il pendio ed è pari a
Calcola la forza di attrito
Questa è la forza che agisce contro la velocità dell'oggetto resistendo al suo moto e dipende dal coefficiente di attrito del pendio che determina la ruvidità del terreno ed è dato come
ed è correlato alla forza normale dell'oggetto che agisce sul terreno.
Trova la forza della rete
La forza responsabile dell'accelerazione dell'oggetto lungo il pendio è la forza parallela e la forza di attrito si oppone all'accelerazione dell'oggetto che agisce in direzione opposta. La forza normale è uguale alla forza perpendicolare che agisce sull'oggetto.
Usando questo puoi quindi trovare l'accelerazione dell'oggetto dal piano inclinato usando la seconda legge del moto di Newton.
F = mio
Quindi, l'accelerazione dell'oggetto dalla pendenza inclinata è
a=Frete/m
Qual è l'accelerazione dell'oggetto di massa 2 kg che scivola dal punto inclinato con un angolo di inclinazione di 300 avente un coefficiente di attrito di 0.15?
Dato: m = 2 kg
θ=300
μ = 0.15
La forza di gravità è
La componente della forza parallela è
La forza perpendicolare è
La forza dovuta all'attrito è
Quindi, la forza netta sull'oggetto è
Quindi l'accelerazione dell'oggetto è
L'accelerazione dell'oggetto dal piano inclinato è 7.75m / s2.
Sommario
La forza di gravità sull'oggetto rimane la stessa anche sul piano inclinato. La forza responsabile dell'accelerazione dell'oggetto lungo il pendio è la forza parallela esercitata sull'oggetto a causa della forza di gravità dal centro del suo punto di massa davanti e la forza perpendicolare.
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Ciao, sono Akshita Mapari. Ho fatto il M.Sc. in Fisica. Ho lavorato su progetti come la modellazione numerica dei venti e delle onde durante i cicloni, la fisica dei giocattoli e le macchine da brivido meccanizzate nei parchi di divertimento basati sulla meccanica classica. Ho seguito un corso su Arduino e ho realizzato alcuni mini progetti su Arduino UNO. Mi piace sempre esplorare nuove zone nel campo della scienza. Personalmente credo che l'apprendimento sia più entusiasmante quando appreso con creatività. Oltre a questo mi piace leggere, viaggiare, strimpellare la chitarra, individuare rocce e strati, fotografare e giocare a scacchi.