Schiefe Ebene: Definition, Formel, mechanischer Vorteil und Beispielfragen

Schiefe Ebene: Definition, Formel, mechanischer Vorteil und Beispielfragen - Was versteht man unter einer schiefen Ebene und wie berechnet man ihre Physik? Bei dieser Gelegenheit wird Seputar Ilmu.co.id darüber diskutieren und natürlich auch über andere Dinge, die sich damit befassen. Schauen wir uns die Diskussion im folgenden Artikel gemeinsam an, um sie besser zu verstehen

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Schiefe Ebene: Definition, Formel, mechanischer Vorteil und Beispielfragen

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Eine schiefe Ebene ist ein einfaches ebenes Werkzeug, das aus einer geneigten Fläche besteht. Eine schiefe Ebene ist eine ebene Fläche, die zu einer horizontalen Fläche einen Winkel aufweist, der kein senkrechter Winkel ist.

Schiefe Ebenen sind eine Art einfacher Ebenen. Eine einfache Ebene ist ein mechanisches Gerät, das die Richtung oder Größe von etwas ändern kann. Die Arbeit auf einer schiefen Ebene wird einfacher, weil die Oberfläche geneigt ist. Auch die Reibungskraft auf der schiefen Ebene wird geringer sein als üblich.

Um ein sehr schweres Objekt mithilfe einer schiefen Ebene zu bewegen, müssen wir natürlich wissen, wie viel Kraftaufwand wir benötigen.

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Formel für die schiefe Ebene

Die Formel für die schiefe Ebene wird aus einer Kombination von Kraft, Objektgewicht, Höhe und Länge der schiefen Ebene gebildet. Beachten Sie das folgende Schema:

Mathematisch lautet die Formel für eine schiefe Ebene:

Information :

• Fk: Kraft (N)
• s: Länge der schiefen Ebene (m)
• W: Gewicht des Objekts (N)
• h: Höhe der schiefen Ebene (m)

Mechanischer Vorteil auf geneigten Ebenen

Geneigte Ebenen werden häufig verwendet, um Gegenstände vom Boden auf Lastwagen (z. B. Kisten) zu transportieren. Damit sich die Kiste nach oben bewegen kann, muss sie mit einer Kraft von F gedrückt oder gezogen werden. Wie groß ist die Kraft F, wenn die Länge der schiefen Ebene s und die Höhe des Lastkraftwagens vom Boden h beträgt?

Beispiele für schiefe Ebenen sind Fäden, Leitern, Meißel, Sägen, Keile, Messer. Das Funktionsprinzip einer schiefen Ebene lässt sich wie folgt erklären: Eine Kiste mit Geräten hat eine Masse von 200 kg bzw. wiegt etwa 2000 N. Die Schwerkraft der Kiste ist nach unten gerichtet. Wenn die Fähigkeit einer Person nur eine Last von 500 N vertikal nach oben heben kann, sind zum Heben der Kiste auf den LKW 4 Personen erforderlich. Das gesamte Gewicht der Brust lastete auf den vier Personen. Jede Person muss jeweils eine Kraft von 500 N senkrecht nach oben aufbringen.

Das Heben der Kiste auf den LKW kann mit nur einer Person erleichtert werden, wenn Sie eine einfache schiefe Ebene verwenden. Das Gewicht der Kiste lastet nicht mehr vollständig auf der Person, die die Kiste hebt, sondern ein Teil davon auf der schiefen Ebene.

Ein Brett mit der Länge AB = l Meter, Ende A wird auf den LKW gelegt und Ende B liegt auf dem Boden. Das Gewicht der Kiste W = 2000 N wirkt senkrecht nach unten. Die Kraft, die eine Person ausübt, um die Kiste zu schieben, beträgt F, ihre Richtung verläuft parallel zur nach oben geneigten Ebene. Die Kraft F wird benötigt, um einem Teil des Gewichts der Kiste H standzuhalten, das parallel zur schiefen Ebene nach unten gerichtet ist. Ein anderer Teil des Gewichts der Kiste W fällt auf eine senkrechte schiefe Ebene T nach unten.

Wenn parallel zur schiefen Ebene eine nach oben gerichtete Kraft F erforderlich ist, um die Kiste zu schieben, muss eine der Kraft F entgegengesetzte nach unten gerichtete Kraft vorhanden sein. Die der Kraft F entgegenwirkende Kraft kommt von einem Teil des Gewichts der Kiste W, dessen Größe H ist. Ein weiterer Teil des Gewichts der Kiste, nämlich die T-Kraft, drückt das Brett senkrecht nach unten, sodass sich das Brett biegen kann.

Geneigte Flugzeuge, einschließlich einfacher Flugzeuge, die dazu dienen, eine größere Kraft zu erzielen oder unsere Fähigkeiten zu vervielfachen. Eine Kiste mit einem Gewicht von 2000 N kann nicht von einer Person angehoben werden, wenn sie senkrecht nach oben gehoben wird, wohl aber von einer Person mit Hilfe einer schiefen Ebene geschoben werden.

Entlang der schiefen Ebene verrichtet die Person, die die Kiste von Ende B zum Ende A schiebt, eine Arbeit in Höhe von Arbeit = F x l. Wenn die Kiste senkrecht nach oben von C bis zum Ende A gehoben wird, beträgt die geleistete Arbeit B x H.

Diese Gleichung kann auch aus der Ähnlichkeit von Dreiecken abgeleitet werden. Ein rechtwinkliges Dreieck mit der Seitenlänge B x H ähnelt einem rechtwinkligen Dreieck ABC. Also der Vergleich der Seiten:

H/B = H/L = H x L = HW.

Die Größe der Kraft H = die Kraft der Person, die die Kiste schiebt, dann ist Fx l = B x H.

Der mechanische Vorteil ist eine Zahl, die die Multiplikation der Ergebnisse einer einfachen Maschine mit der Kraft oder dem Wegweg ausdrückt. Für eine schiefe Ebene beträgt die mechanische Verstärkung = l/h.

Der Wirkungsgrad der schiefen Ebene beträgt: Wirkungsgrad = BxH/HXL x 100 %

Wenn das Brett glatt ist, ist die von Fxl geleistete Eingangsarbeit die gleiche wie die von Hxl und die gleiche wie die von der schiefen Ebene B x H geleistete Ausgangsarbeit. Geneigte Hobelbretter sind nicht immer vollkommen glatt. Wenn sich eine Kiste entlang einer schiefen Ebene bewegt, erfährt die Kiste tatsächlich eine Reibungskraft von der Planke, die der Bewegungsrichtung der Kiste entgegengesetzt ist.

Die Reibungskraft wirkt auf die Ebene, die die Oberfläche des Bretts und den Boden der Kiste tangiert. Daher muss die Kraft, die aufgebracht wird, um die Kiste um F nach oben zu drücken, der Kraft H und der Reibungskraft G entgegenwirken. Dann ist die ausgeübte Kraft F= H + G.

Je größer der Neigungswinkel bzw. je gerader die schiefe Ebene, desto größer ist die H-Kraft, der standgehalten werden muss, und desto schwieriger ist es, die Kiste nach oben zu drücken. Andererseits gilt: Je kleiner der Neigungswinkel bzw. je geringer die Höhe h vom oberen Ende des geneigten Bretts ist, desto geringer ist die Kraft H, der standgehalten werden muss, und desto leichter lässt sich die Kiste nach oben schieben.

Schiefe Flugzeugziele

Zu den Zielen der schiefen Ebene gehören:

• Geschäft reduzieren
• Erleichtern Sie die Arbeit
• Beschleunigen Sie die Arbeit

Beispiele für schiefe Ebenen im Leben

Schiefe Ebenen sind im Alltag eigentlich überall zu sehen. Es werden verschiedene Anstrengungen unternommen, um gewöhnliche Gegenstände von oben nach unten oder umgekehrt zu bewegen, und zwar auf schrägen Flächen, um dies zu erleichtern.

Mit Hilfe einer schiefen Ebene ist die Kraft, die zum Schieben eines Objekts aufgewendet wird, kleiner als zum Heben, auch wenn der Weg dafür länger ist. Das Prinzip der schiefen Ebene wird auch bei verschiedenen Werkzeugen und Werkzeugen wie Nägeln, Äxten oder Messern genutzt. Im Folgenden finden Sie eine Liste von Beispielen für schiefe Ebenen im Alltag.

• Treppen in einem Haus oder Gebäude bestehen aus Stufen oder Wendeltreppen. Dies geschieht mit dem Ziel, Stil und Aufwand zu reduzieren.
• Die Straßen in Berggebieten sind immer kurvenreich. Dadurch soll die Durchfahrt der Straße für Fahrzeuge erleichtert werden.
• Wird verwendet, um das Fass mithilfe eines geneigten Holzbretts auf den LKW zu heben. Es nutzt auch das Prinzip einer schiefen Ebene.
• Messer sind Werkzeuge, die das Prinzip einer schiefen Ebene nutzen.
• Das Schraubengewinde hat eine Form, die einer kreisförmigen Leiter ähnelt, die als schiefe Ebene dient. Dies geschieht mit dem Ziel, das Festsitzen der Schraube zu erleichtern.
• Nägel sind Werkzeuge mit dem Prinzip der schiefen Ebene.
• Äxte sind ebenfalls Werkzeuge, die eine schiefe Ebene verwenden.
• Ein Meißel ist ein weiteres Beispiel für eine schiefe Ebene.
• Der Wagenheber ist auch ein Beispiel für das Prinzip der schiefen Ebene, da er das gleiche Prinzip wie die Schraube nutzt.
• Kater oder Cutter ist ein Beispiel für eine einfache Maschine, die das Prinzip einer schiefen Ebene nutzt.

Vor- und Nachteile von geneigten Ebenen

Die schiefe Ebene hat den Vorteil, dass wir Güter mit geringerem Kraftaufwand an einen größeren Ort bewegen können. Der Vorteil einer schiefen Ebene hängt von der Länge der Basis der schiefen Ebene und ihrer Höhe ab. Der Neigungswinkel der Ebene wird immer kleiner, die Kraft, die ausgeübt werden muss, immer größer oder kleiner. Das Funktionsprinzip einer schiefen Ebene findet sich auch in mehreren Werkzeugen wieder, zum Beispiel bei Äxten, Messern, Meißeln, Schraubendrehern, Schrauben usw.

Die Schraube ist im Grunde eine schiefe Ebene, die um das Rohr gewickelt ist. In einer schiefen Ebene wird die gerade Kraft in der horizontalen Ebene durch eine vertikale „Auftriebs“-Kraft ersetzt. Mit einer Schraube wird die rotierende Kraft in der horizontalen Ebene in eine vertikale „Hebe“-Kraft umgewandelt.

Die Schraube ist eigentlich eine schiefe Ebene, die so um ein Rohr gewickelt ist, dass die Wicklung die Form einer Spirale hat. Der Abstand zwischen 2 Spitzen oder der Abstand zwischen 2 Schraubengängen wird als Schraubenabstand bezeichnet.

Der mechanische Vorteil der Schraube beträgt: 2vir/d. Der mechanische Vorteil der Schraube kann durch Verringern des Schraubenabstands d und Vergrößern des Schraubenarmstils r erhöht werden. Eine Verringerung des Schraubenabstands führt jedoch dazu, dass sich die Schraube nur schwer oder schwer drehen lässt.

Zu den Werkzeugen, die das Schraubenprinzip nutzen, gehören Spindelhubgetriebe, Muttern, Bolzen, Schraubstöcke und andere. Die Schraube lässt sich leicht drehen, wenn die Schraube mit Öl bestrichen wird, um die Reibung zu verringern.

Beim Drehen einer Holzschraube drückt das Schraubengewinde gegen das Holz. Eine vom Holz ausgehende Reaktionskraft drückt das Schraubengewinde zurück und bei dieser Methode bewegt sich die Schraube nach unten, obwohl die Kraft beim Drehen der Schraube in der horizontalen Ebene liegt. Schrauben zeichnen sich durch eine hohe Reibung aus, weshalb sie zur Befestigung von Gegenständen verwendet werden. Ein Bohrer ist auch eine schiefe Ebene.

Im Gegensatz zu anderen schiefen Ebenen bewegt sich bei Werkzeugen das Werkzeug. Allerdings haben schiefe Ebenen auch Schwächen: Der Transportweg ist größer

Vergleich von geneigten und keilförmigen Ebenen

Ein Keil hat eigentlich das gleiche Prinzip wie eine schiefe Ebene. Der Unterschied besteht darin, dass sich das Objekt auf einer schiefen Ebene bis zur schiefen Ebene bewegt Die schiefe Ebene ist konstant, während bei einem Keil die schiefe Ebene durchläuft Waren. Darüber hinaus verfügt der Keil über eine doppelt schiefe Ebene.

Ein Keil aus Eisen wird zum Spalten von Baumstämmen, Korallen, zum Schneiden harter Gegenstände wie Böden usw. verwendet. Je dünner die Form eines Keils ist, desto einfacher ist es, Holz oder harte Gegenstände sowie Kisten durch Bereiche mit geringem Neigungswinkel zu durchdringen.

Schiefe Ebenen werden üblicherweise in Schneidgeräten verwendet und kombinieren oft zwei schiefe Ebenen in Form eines Keils. Werkzeuge, die das Keilprinzip nutzen, sind Äxte, Nägel, Meißel, Dornen, Orangenquetscher, Pflüge, Stifte und Messer. Bei einem Keil wird die Vorwärtsbewegung in eine Spaltbewegung senkrecht zur Axtfläche umgewandelt. Ein Reißverschluss ist eine Kombination aus zwei unteren Keilen zum Schließen und einem oberen Keil zum Öffnen.

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Beispiel für eine Frage zur schiefen Ebene

Frage 1

Mithilfe eines 4 Meter langen Bretts bewegt der Arbeiter die Kiste mit einer Kraft von 1.250 N an die 2 Meter hohe Decke. Wie viel wiegt die Box?

Fertigstellung

Ist bekannt

s = 15 m
F = 1.250 N
h = 2 m

Fragte

Objektgewicht???

Antwort

w/F = s/h
mit 1250 N = 4m/2m
w/1250 N = 2
w = 2. 1250 N
w = 2500 N

Das Gewicht des Objekts beträgt also 2500 N

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Frage 2

Ein 3,6 m langes Brett wird auf der 80 cm über dem Boden liegenden Autopritsche abgestützt. Mit dem Brett wird eine 90-kg-Kiste vom Boden auf die Ladefläche des Autos geschoben. Wie groß ist der mechanische Vorteil und die Schubkraft, wenn die Erdbeschleunigung an diesem Ort 10 m/s2 beträgt?

Lösung:

Ist bekannt :

s = 3,6 m

h = 80 cm = 0,8 m

m = 90 kg

g = 10 m/s2

KM = s/h

KM = 3,6 m/0,8 m

KM = 4,5

Fragte

mechanische Vorteile???

Antwort

w/F = s/h

mg/F = s/h

90 kg.(10 m/s2)/F = 3,6 m/0,8 m

900 N/F = 4,5

F = 900 N/4,5

F = 200 N

Also, Der mechanische Vorteil und die Schubkraft betragen 200 N

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Frage 3

Auf einer schiefen Ebene mit einer Höhe von 1 m und einer Länge von 5 m. Wenn das Gewicht des zu bewegenden Objekts 1.880 N beträgt, dann berechnen Sie die Kraft, die zum Bewegen des Objekts erforderlich ist!

Lösung:

Ist bekannt

w = 1.880 N

s = 5 m

h = 1 m

Antwortete

w/F = s/h

1.880 N/F = 5 m/1 m

1.880 N/F = 5

F = 1.880 N/5

F = 376 N

Also, Die zum Bewegen des Objekts erforderliche Kraft beträgt 376 N

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Frage 4

Ein Gegenstand mit einem Gewicht von 1800 N wird auf eine Höhe von 2,5 m gehoben. Wenn der erwartete mechanische Vorteil 6 beträgt, wie groß ist die Distanz, die das Objekt auf der schiefen Ebene zurücklegt, und wie groß ist die Kraft, die erforderlich ist, um das Objekt zu schieben?

Lösung:

Ist bekannt

w = 1.800 N
h = 2,5 m
KM = 6

Fragte

Power-Style???

Antwort

KM = s/h
6 = s/2,5 m
s = 6. 2,5 m
s = 15 m

KM = w/F
6 = 1.800 N/F
F = 1.800 N/6
F = 300 N

Also, Die erforderliche Kraft beträgt 300 N

Frage 5

Eine schiefe Ebene ist 2 m hoch und 4 m lang. Wenn das Gewicht des zu bewegenden Objekts 1.660 N beträgt, dann berechnen Sie die Kraft, die zum Bewegen des Objekts erforderlich ist!

Ist bekannt :

w = 1.660 N

s = 4 m

h = 2 m

Antwort :

w/F = s/h

1.660 N/F = 4 m/2 m

1. 660 N/F = 2

F = 1.660 N/ 2

F = 610 N

Frage 6

Ein 2,4 m langes Brett wird gegen eine Autopritsche gelehnt, die sich 60 cm über dem Boden befindet. Mit dem Brett wird dann eine Kiste mit einer Masse von 80 kg vom Boden auf die Ladefläche des Autos geschoben. Berechnen Sie den mechanischen Vorteil und den Schub, wenn die Erdbeschleunigung an diesem Ort 10 m/s beträgt² ?

Ist bekannt :

s = 2,4 m

h = 60 cm = 0,6 m

m = 80 kg

g = 10 m/s²

Antwort :

KM = s/h

KM = 2,4 m/0,6 m

KM = 4

W/F = s/h

M. g/F = s/h

80 kg. (10m/s² ) / F = 2,4 m/ 0,6 m

900 N/F = 4

F = 900 N / 4

F = 225 N

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