المستوى المائل: التعريف والصيغة والميزة الميكانيكية وأمثلة على الأسئلة

المستوى المائل: التعريف والصيغة والميزة الميكانيكية وأمثلة على الأسئلة - ما هو المقصود بالمستوى المائل وكيفية حساب فيزيائيته؟في هذه المناسبة سيناقشه موقع Seputar Ilmu.co.id وبالطبع أشياء أخرى تتناوله أيضًا. دعونا نلقي نظرة على المناقشة معًا في المقالة أدناه لفهمها بشكل أفضل

---

المستوى المائل: التعريف والصيغة والميزة الميكانيكية وأمثلة على الأسئلة

---

المستوى المائل هو أداة مستوية بسيطة تتكون من سطح مائل. المستوى المائل هو سطح مستو له زاوية، وهي ليست زاوية عمودية، على سطح أفقي.

الطائرات المائلة هي نوع واحد من الطائرة البسيطة. المستوى البسيط هو جهاز ميكانيكي يمكنه تغيير اتجاه أو حجم شيء ما، ويصبح العمل على المستوى المائل أسهل لأن السطح مائل. كما أن قوة الاحتكاك على المستوى المائل ستكون أقل من المعتاد.

لتحريك جسم ثقيل جدًا باستخدام مستوى مائل، علينا بالطبع أن نعرف مقدار الجهد الذي نحتاجه.

---

صيغة الطائرة المائلة

يتم تشكيل صيغة المستوى المائل من مزيج من القوة ووزن الجسم وارتفاع وطول المستوى المائل. انتبه إلى المخطط التالي:

رياضياً، صيغة المستوى المائل هي:

معلومة :

• Fk: قوة الطاقة (N)
• s: طول المستوى المائل (م)
• W: وزن الجسم (N)
• h: ارتفاع المستوى المائل (م)

الميزة الميكانيكية على الطائرات المائلة

تُستخدم عادةً الطائرات المائلة لنقل العناصر من الأرض إلى الشاحنات (مثل الصناديق). لكي يتحرك الصندوق للأعلى، يجب دفعه أو سحبه بقوة F. ما مقدار القوة F، إذا كان طول المستوى المائل s وارتفاع الشاحنة عن الأرض هو h؟

ومن أمثلة المستويات المائلة الخيوط والسلالم والأزاميل والمناشير والأوتاد والسكاكين. يمكن شرح مبدأ عمل المستوى المائل على النحو التالي: تبلغ كتلة الصندوق الذي يحتوي على معدات 200 كجم أو يزن حوالي 2000 نيوتن. يتم توجيه جاذبية الصندوق نحو الأسفل. إذا كانت قدرة شخص واحد فقط على رفع حمولة مقدارها 500 نيوتن رأسيًا لأعلى، فعندئذ لرفع الصندوق إلى الشاحنة، يلزم وجود 4 أشخاص. وقع كل ثقل الصدر على الأشخاص الأربعة. يجب على كل شخص أن يؤثر بقوة مقدارها 500 N رأسيًا لأعلى.

يمكن أن تكون عملية رفع الصندوق على الشاحنة أسهل مع شخص واحد فقط، إذا كنت تستخدم مستوى مائلًا بسيطًا. لم يعد وزن الصندوق يقع بالكامل على عاتق الشخص الذي يرفع الصندوق، بل يقع بعض منه على المستوى المائل.

لوح طوله AB = لتر متر، الطرف A موضوع على الشاحنة والطرف B على الأرض. وزن الصندوق W = 2000 N عموديًا إلى الأسفل. القوة التي يؤثر بها شخص لدفع الصندوق هي F، واتجاهها موازي للمستوى المائل لأعلى. القوة F ضرورية لمقاومة بعض وزن الصندوق H الذي يتم توجيهه للأسفل بشكل موازي للمستوى المائل. يقع جزء آخر من وزن الصندوق W على مستوى عمودي مائل T في اتجاه هبوطي.

إذا كانت هناك حاجة إلى قوة لأعلى F موازية للمستوى المائل لدفع الصندوق، فيجب أن تكون هناك قوة لأسفل معاكسة للقوة F. القوة المعاكسة للقوة F تأتي من جزء من وزن الصندوق W، الذي مقداره H. جزء آخر من وزن الصندوق، وهو القوة T، يضغط على اللوحة بشكل عمودي إلى الأسفل، بحيث يمكن للوح أن ينحني.

الطائرات المائلة، بما في ذلك الطائرات البسيطة المصممة للحصول على قوة أكبر أو مضاعفة قدراتنا. لا يمكن لشخص واحد رفع صندوق وزنه 2000 نيوتن إذا تم رفعه رأسيًا إلى أعلى، ولكن يمكن دفعه بواسطة شخص واحد بمساعدة مستوى مائل.

على طول المستوى المائل، يقوم الشخص الذي يدفع الصندوق إلى الطرف A من الطرف B، بعمل يساوي الشغل = F x l. إذا تم رفع الصندوق عموديًا لأعلى من C إلى النهاية A، فإن الشغل المنجز هو Wxh.

ويمكن أيضا الحصول على هذه المعادلة من تشابه المثلثات. المثلث القائم الذي يحتوي على طول ضلع wxH يشبه المثلث القائم ABC. إذن المقارنة بين الجانبين:

H/w = h/l = Hxl = hw.

مقدار القوة H = قوة الشخص الذي يدفع الصندوق، ثم Fx l = w x h.

الميزة الميكانيكية هي رقم يعبر عن مضاعفة نتائج آلة بسيطة في القوة أو مسافة الإزاحة. بالنسبة للمستوى المائل، يكون الكسب الميكانيكي = l/h.

كفاءة المستوى المائل هي: الكفاءة = wxh/Hxl x 100%

إذا كانت اللوحة ناعمة، فإن شغل الإدخال الذي يقوم به Fxl هو نفس عمل Hxl ونفس عمل الإخراج الذي يقوم به المستوى المائل w x h. لا تكون الألواح المسطحة المائلة دائمًا سلسة تمامًا. في الواقع، عندما يتحرك صندوق على مستوى مائل، يتعرض الصندوق لقوة احتكاك من اللوح الخشبي، الذي يكون في الاتجاه المعاكس لاتجاه حركة الصندوق.

تؤثر قوة الاحتكاك على المستوى المماس لسطح اللوح وقاعدة الصندوق. ولذلك، فإن القوة المطبقة لدفع الصندوق لأعلى بواسطة F يجب أن تتعارض مع القوة H وقوة الاحتكاك G. ثم القوة المطبقة F = H + G.

كلما زادت زاوية الميل أو كان المستوى المائل أكثر استقامة، زادت قوة H التي يجب مقاومتها، وزادت صعوبة دفع الصندوق للأعلى. من ناحية أخرى، كلما كانت زاوية الميل أصغر أو كان الارتفاع h من الطرف العلوي للوحة المائلة أقصر، كلما كانت القوة H التي يجب مقاومتها أصغر وأصبح من الأسهل دفع الصندوق للأعلى.

أهداف الطائرة المائلة

تشمل أهداف المستوى المائل ما يلي:

• تقليل الأعمال
• جعل العمل أسهل
• تسريع العمل

أمثلة على الطائرات المائلة في الحياة

يمكن بالفعل رؤية المستويات المائلة في كل مكان في الحياة اليومية. تُبذل جهود مختلفة لنقل العناصر العادية من الأعلى إلى الأسفل أو العكس، ويتم ذلك على أسطح مائلة لتسهيل الأمر.

بمساعدة مستوى مائل، تكون القوة المؤثرة لدفع جسم ما أصغر من القوة المؤثرة لرفعه، على الرغم من أن المسار الذي يستغرقه أطول. ويستخدم مبدأ المستوى المائل أيضًا في الأدوات والأدوات المختلفة مثل المسامير أو الفؤوس أو السكاكين. فيما يلي قائمة بأمثلة للمستويات المائلة في الحياة اليومية.

• السلالم في المنزل أو المبنى مصنوعة من طبقات أو لف. ويتم ذلك بهدف تقليل الأسلوب والجهد.
• الطرق في المناطق الجبلية متعرجة دائمًا. ويهدف هذا إلى تسهيل مرور المركبات على الطريق.
• يستخدم لرفع الأسطوانة على الشاحنة باستخدام لوح خشبي مائل. كما أنه يستخدم مبدأ المستوى المائل.
• السكاكين هي أدوات تستخدم مبدأ المستوى المائل.
• يكون لخيط اللولب شكل يشبه السلم الدائري الذي يستخدم كمستوى مائل. يتم ذلك بهدف تسهيل التصاق المسمار.
• المسامير هي أدوات ذات مبدأ مستوي مائل.
• المحاور هي أيضًا أدوات تستخدم مستوى مائلًا.
• الإزميل هو مثال آخر على المستوى المائل.
• يعد الرافعة أيضًا مثالاً على مبدأ المستوى المائل لأنه يستخدم نفس مبدأ المسمار.
• كاتر أو القاطع هو مثال لآلة بسيطة تستخدم مبدأ المستوى المائل.

مزايا وعيوب الطائرات المائلة

يتمتع المستوى المائل بميزة، وهي أنه يمكننا نقل البضائع إلى مكان أكبر بقوة أصغر. تعتمد ميزة المستوى المائل على طول قاعدة المستوى المائل وارتفاعها. تستمر زاوية ميل المستوى في الصغر، وتستمر في التزايد أو الصغر، وهي قوة القوة التي يجب أن يتم تنفيذها. يمكنك أيضًا العثور على مبدأ عمل المستوى المائل في العديد من الأدوات، على سبيل المثال الفؤوس والسكاكين والأزاميل والمفكات والمسامير وما إلى ذلك.

المسمار هو في الأساس مستوى مائل ملفوف حول الأنبوب. في المستوى المائل، يتم استبدال القوة المستقيمة في المستوى الأفقي بقوة "الرفع" العمودية. باستخدام المسمار، تتغير قوة الدوران في المستوى الأفقي إلى قوة "رفع" رأسية.

المسمار هو في الواقع مستوى مائل يتم لفه حول أنبوب بحيث يكون اللف على شكل حلزوني. تسمى المسافة بين قمتين أو المسافة بين خيطين لولبيين بفاصل المسمار.

الميزة الميكانيكية للمسمار هي: 2vir/d. يمكن زيادة الميزة الميكانيكية للمسمار عن طريق تقليل الفاصل الزمني للمسمار d وتوسيع نمط ذراع المسمار r. ومع ذلك، فإن تقليل الفاصل الزمني للبرغي يؤدي إلى صعوبة تدوير المسمار أو أن يصبح المسمار ثقيلًا عند الدوران.

الأدوات التي تستخدم مبدأ اللولب تشمل الرافعات اللولبية، والصواميل، والمسامير، والمناشير وغيرها. سيكون من السهل تدوير المسمار، إذا تم دهن المسمار بالزيت لتقليل الاحتكاك.

عندما يتم تشغيل المسمار الخشبي، فإن خيط المسمار يدفع نحو الخشب. تعمل قوة الاستجابة من الخشب على دفع خيط المسمار للخلف، وبهذه الطريقة يتحرك المسمار لأسفل على الرغم من أن قوة تدوير المسمار تكون في المستوى الأفقي. تُعرف البراغي باحتكاكها العالي، ولهذا السبب يتم استخدامها لربط الأشياء. الحفر هو أيضا مستوى مائل.

وعلى النقيض من المستويات المائلة الأخرى، في الأدوات، فإن الأداة هي التي تتحرك. ومع ذلك، فإن الطائرات المائلة لديها أيضًا نقاط ضعف، وهي أن المسافة اللازمة لنقل البضائع أكبر

مقارنة بين الطائرات المائلة والإسفينية

في الواقع، للإسفين نفس مبدأ المستوى المائل. والفرق هو أنه على المستوى المائل، يتحرك الجسم حتى المستوى المائل المستوى المائل ثابت، بينما في الإسفين يتحرك المستوى المائل بضائع. علاوة على ذلك، فإن الإسفين لديه مستوى مائل مزدوج.

يتم استخدام إسفين مصنوع من الحديد لتقسيم جذوع الأشجار والمرجان وقطع الأشياء الصلبة مثل الأرضيات وما إلى ذلك. كلما كان شكل الإسفين أرق، كان من الأسهل اختراق الخشب أو الأشياء الصلبة، وكذلك الصناديق عبر المناطق ذات زاوية ميل صغيرة.

تُستخدم المستويات المائلة بشكل شائع في معدات القطع وغالبًا ما تجمع بين مستويين مائلين على شكل إسفين. الأدوات التي تستخدم مبدأ الإسفين هي الفؤوس والمسامير والأزاميل والأشواك وعصارات البرتقال والمحاريث والدبابيس والسكاكين. في الإسفين، تتغير الحركة الأمامية إلى حركة انقسام متعامدة مع وجه الفأس. السحاب عبارة عن مزيج من إسفين سفلي للإغلاق وإسفين علوي للفتح.

---

مثال على سؤال المستوى المائل

السؤال رقم 1

باستخدام لوح طوله 4 أمتار، يؤثر العامل بقوة مقدارها 1‎250 N لتحريك الصندوق إلى السقف الذي ارتفاعه 2 متر. كم وزن الصندوق؟

انتهاء

معروف

ق = 15 م
F = 1,250 ن
ح = 2 م

طلبت

وزن الكائن؟؟؟

إجابة

ث/F = ق/ح
ث / 1250 ن = 4 م / 2 م
ث / 1250 ن = 2
ث = 2. 1250 ن
ث = 2500 ن

وبالتالي فإن وزن الجسم هو 2500 نيوتن

---

السؤال 2

لوح طوله 3.6 m مسند على سرير السيارة، على ارتفاع 80 cm من الأرض. سيتم استخدام اللوح لدفع صندوق كتلته 90 كجم من الأرض إلى سرير السيارة. ما الفائدة الميكانيكية والدفع إذا كانت عجلة الجاذبية الأرضية في ذلك المكان 10 م/ث2؟

حل:

معروف :

ق = 3.6 م

ح = 80 سم = 0.8 م

م = 90 كجم

ز = 10 م/ث2

كم = ق / ساعة

كم = 3.6 م/0.8 م

كم = 4.5

طلبت

المزايا الميكانيكية؟؟؟

إجابة

ث/F = ق/ح

ملغ/F = ق/ساعة

90 كجم (10 م/ث2)/ف = 3.6 م/0.8 م

900 ن/ف = 4.5

F = 900 ن / 4.5

و = 200 ن

لذا، الميزة الميكانيكية وقوة الدفع 200 نيوتن

---

السؤال 3

على مستوى مائل ارتفاعه 1م وطوله 5م. إذا كان وزن الجسم المراد نقله هو 1880 نيوتن، فاحسب القوة اللازمة لتحريك الجسم!

حل:

معروف

ث = 1880 ن

ق = 5 م

ح = 1 م

أجاب

ث/F = ق/ح

1,880 نيوتن / فهرنهايت = 5 م / 1 م

1,880 ن/ف = 5

F = 1,880 ن/5

و = 376 ن

لذا، القوة اللازمة لتحريك الجسم هي 376 نيوتن

---

السؤال 4

سيتم رفع جسم وزنه 1800 N إلى ارتفاع 2.5 m. إذا كانت الفائدة الميكانيكية المتوقعة 6، فما المسافة التي يقطعها الجسم على المستوى المائل والقوة اللازمة لدفع الجسم؟

حل:

معروف

ث = 1800 ن
ح = 2.5 م
كم = 6

طلبت

أسلوب القوة؟؟؟

إجابة

كم = ق / ساعة
6 = ق/2.5 م
ق = 6. 2.5 م
ق = 15 م

كم = ث/و
6 = 1,800 ن/ف
F = 1800 ن/6
و = 300 ن

لذا، القوة المطلوبة هي 300 نيوتن

السؤال 5

مستوى مائل ارتفاعه 2 متر وطوله 4 متر. إذا كان وزن الجسم المراد نقله هو 1,660 نيوتن، فاحسب القوة اللازمة لتحريك الجسم!

معروف :

ث = 1660 ن

ق = 4 م

ح = 2 م

إجابة :

ث/F = ق/ح

1,660 نيوتن / فهرنهايت = 4 م/2 م

1. 660 ن/ف = 2

F = 1,660 ن/2

و = 610 ن

السؤال 6

لوح طوله 2.4 m مستند على سرير سيارة يرتفع 60 cm عن الأرض. سيتم بعد ذلك استخدام اللوح لدفع صندوق كتلته 80 كجم من الأرض إلى سرير السيارة. احسب الفائدة الميكانيكية والدفع إذا كانت عجلة الجاذبية الأرضية عند ذلك المكان 10 م/ث² ?

معروف :

ق = 2.4 م

ح = 60 سم = 0.6 م

م = 80 كجم

ز = 10 م/ث²

إجابة :

كم = ق / ساعة

كم = 2.4 م/0.6 م

كم = 4

ث/و = ق/ح

م. ز/و = ق/ح

80 كجم. (10 م/ث² ) / ف = 2.4 م/ 0.6 م

900 ن/ف = 4

ف = 900 ن / 4

و = 225 ن

هذه هي المراجعة من Seputarjiwa.co.id عنها المستوى المائل: التعريف والصيغة والميزة الميكانيكية وأمثلة على الأسئلة ,نأمل أن تزيد من بصيرتك ومعرفتك. شكرا لكم على الزيارة ولا تنسوا قراءة المقالات الأخرى.