Kaldtasapind: määratlus, valem, mehaaniline eelis ja näiteküsimused

Kaldtasapind: määratlus, valem, mehaaniline eelis ja näiteküsimused - Mida mõeldakse kaldtasapinna all ja kuidas selle füüsikat arvutada? Sel korral räägib Seputar Ilmu.co.id sellest ja loomulikult ka muust, mis seda ka käsitleb. Vaatame koos allolevas artiklis arutelu, et seda paremini mõista

---

Kaldtasapind: määratlus, valem, mehaaniline eelis ja näiteküsimused

---

Kaldtasapind on lihtne tasapinnaline tööriist, mis koosneb kaldpinnast. Kaldtasand on tasane pind, millel on horisontaalse pinna suhtes nurk, mis ei ole risti.

Kaldtasapinnad on ühte tüüpi lihttasapinnad. Lihttasapind on mehaaniline seade, mis suudab muuta millegi suunda või suurusjärku Kaldtasapinnal töötamine muutub lihtsamaks, kuna pind on kaldu. Hõõrdejõud kaldtasandil on samuti tavapärasest väiksem.

Väga raske objekti liigutamiseks kaldtasapinnaga peame loomulikult teadma, kui palju pingutust vajame.

---

Kaldtasapinna valem

Kaldtasandi valem moodustatakse jõu, objekti kaalu, kõrguse ja kaldtasandi pikkuse kombinatsioonist. Pöörake tähelepanu järgmisele skeemile:

Matemaatiliselt on kaldtasandi valem järgmine:

Teave:

• Fk: jõujõud (N)
• s: kaldtasandi pikkus (m)
• W: objekti kaal (N)
• h: kaldtasandi kõrgus (m)

Mehaaniline eelis kaldtasanditel

Kaldtasapindu kasutatakse tavaliselt esemete põrandalt veoautodele teisaldamiseks (nt kastid). Kasti ülespoole liikumiseks tuleb seda lükata või tõmmata jõuga F. Kui suur on jõud F, kui kaldtasandi pikkus on s ja veoki kõrgus põrandast on h?

Kaldtasapinnad on näiteks niidid, redelid, peitlid, saed, kiilud, noad. Kaldtasandi tööpõhimõte on seletatav järgmiselt: seadmeid sisaldava kasti mass on 200 kg või kaal ligikaudu 2000 N. Kasti raskusjõud on suunatud allapoole. Kui ühe inimese võime tõstab ainult 500 N koormat vertikaalselt ülespoole, siis kasti tõstmiseks veokile on vaja 4 inimest. Kogu rindkere raskus langes neljale inimesele. Iga inimene peab rakendama vertikaalselt ülespoole jõudu 500 N.

Kasti tõstmise töö veokile saab lihtsamaks teha vaid ühe inimesega, kui kasutada lihtsat kaldtasapinda. Kasti raskus ei lange enam täielikult kasti tõstjale, vaid osa sellest langeb kaldtasandile.

Laud pikkusega AB = l meetrit, ots A asetatakse veokile ja ots B on maas. Kasti kaal W = 2000 N on vertikaalselt allapoole. Inimese poolt aediku lükkamisel rakendatav jõud on F, selle suund on paralleelne ülespoole kaldpinnaga. Jõudu F on vaja, et vastu seista mõnele kasti H raskusele, mis on suunatud allapoole paralleelselt kaldtasandiga. Teine osa kasti W kaalust langeb risti kaldtasandile T allapoole.

Kui kasti lükkamiseks on vaja kaldtasandiga paralleelset ülespoole suunatud jõudu F, siis peab olema jõule F vastupidine allapoole suunatud jõud. Jõule F vastanduv jõud pärineb osast kasti W massist, mille suurus on H. Teine osa kasti kaalust, nimelt T-jõud, surub plaati risti allapoole, nii et laud saab painduda.

Kaldtasapinnad, sealhulgas lihtsad tasapinnad, mis on valmistatud suurema jõu saamiseks või meie võimete mitmekordistamiseks. 2000 N kaaluvat kasti ei saa tõsta üks inimene, kui seda tõstetakse vertikaalselt üles, küll aga saab seda lükata üks inimene kaldtasapinna abil.

Mööda kaldtasapinda teeb kasti otsa A otsa B otsa lükkav inimene tööd, mis on võrdne tööga = F x l. Kui aedik tõsta vertikaalselt ülespoole C-st otsa A, siis tehtud töö on L x h.

Selle võrrandi võib saada ka kolmnurkade sarnasusest. Täisnurkne kolmnurk, mille külje pikkus on w x H, on sarnane täisnurkse kolmnurgaga ABC. Nii et külgede võrdlus:

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

Jõu suurus H = kasti lükkava inimese jõud, siis Fx l = w x h.

Mehaaniline eelis on arv, mis väljendab lihtsa masina tulemuste korrutamist jõu või nihke vahemaaga. Kaldtasandil on mehaaniline võimendus = l/h.

Kaldtasandi kasutegur on: Kasutegur = lxk/kxl x 100 %

Kui plaat on sile, on Fxl sisendtöö sama, mis Hxl ja samasugune kui kaldtasandi w x h väljundtöö. Kaldus tasapinnalised lauad ei ole alati täiesti siledad. Tegelikult, kui aedik liigub mööda kaldtasapinda, kogeb aedi plaadilt hõõrdejõudu, mis on kasti liikumissuunale vastupidises suunas.

Hõõrdejõud mõjub tasapinnale, mis puutub laua pinna ja kasti põhjaga. Seetõttu peab kasti F abil ülestõukamiseks rakendatav jõud vastandama jõule H ja hõõrdejõule G. Siis rakendatud jõud F= H + G.

Mida suurem on kaldenurk või mida sirgem on kaldtasapind, seda suuremale H-jõule tuleb vastu seista ja seda keerulisem on kasti ülespoole lükata. Teisest küljest, mida väiksem on kaldenurk või mida lühem on kõrgus h kaldlaua ülemisest otsast, seda väiksemale jõule H tuleb vastu seista ja seda lihtsam on kasti ülespoole lükata.

Kaldtasandilised eesmärgid

Kaldtasandi eesmärgid hõlmavad järgmist:

• Äritegevuse vähendamine
• Tee töö lihtsamaks
• Tööd kiirendada

Näiteid kaldtasanditest elus

Kaldlennukeid võib tegelikult igapäevaelus kõikjal näha. Tavaliste esemete liigutamiseks ülalt alla või vastupidi tehakse erinevaid jõupingutusi ja seda tehakse kaldpindadel, et seda oleks lihtsam teha.

Kaldtasapinna abil on objekti lükkamiseks rakendatav jõud väiksem kui selle tõstmiseks, kuigi selle tee on pikem. Kaldtasandi põhimõtet kasutatakse ka erinevates tööriistades ja tööriistades nagu naelad, kirved või noad. Järgnevalt on toodud näidete loetelu kaldtasandite kohta igapäevaelus.

• Maja või hoone trepid on valmistatud astmetest või mähistest. Seda tehakse eesmärgiga vähendada stiili ja pingutust.
• Mägipiirkondade teed on alati käänulised. Selle eesmärk on muuta teed sõidukite jaoks lihtsamaks.
• Kasutatakse trumli tõstmiseks tõstukile, kasutades kallutatud puitlauda. See kasutab ka kaldtasandi põhimõtet.
• Noad on tööriistad, mis kasutavad kaldtasandi põhimõtet.
• Kruvi keermel on kuju, mis meenutab ümmargust redelit, mida kasutatakse kaldtasandina. Seda tehakse selleks, et kruvil oleks lihtsam kinni jääda.
• Naelad on kaldtasandi põhimõttega tööriistad.
• Teljed on ka tööriistad, mis kasutavad kaldtasapinda.
• Meisel on veel üks näide kaldtasandist.
• Tungraua on ka näide kaldtasandi põhimõttest, kuna see kasutab sama põhimõtet nagu kruvi.
• Kater ehk lõikur on näide lihtsast masinast, mis kasutab kaldtasandi põhimõtet.

Kaldtasapindade eelised ja puudused

Kaldtasapinnal on see eelis, et saame väiksema jõuga kaupa suuremasse kohta teisaldada. Kaldtasapinna eelis sõltub kaldtasandi aluse pikkusest ja kõrgusest. Tasapinna kaldenurk väheneb jätkuvalt, see muutub üha suuremaks või väiksemaks, jõu jõud, mida tuleb rakendada. Kaldtasandi tööpõhimõtte leiate ka mitmest tööriistast, näiteks telgedest, noadest, peitlitest, kruvikeerajatest, kruvidest jne.

Kruvi on põhimõtteliselt toru ümber mähitud kaldtasand. Kaldtasapinnas asendatakse sirge jõud horisontaaltasandil vertikaalse "tõstejõuga". Kruviga muudetakse horisontaaltasandil pöörlev jõud vertikaalseks "tõstejõuks".

Kruvi on tegelikult kaldtasapind, mis on keeratud ümber toru nii, et mähis on spiraali kujul. Kahe tipu vahelist kaugust või 2 kruvikeerme vahelist kaugust nimetatakse kruvide intervalliks.

Kruvi mehaaniline eelis on: 2vir/d. Kruvi mehaanilist eelist saab suurendada kruvide intervalli d vähendamise ja kruvivarre stiili r suurendamisega. Kuid kruvide intervalli vähendamine muudab kruvi keeramise raskeks või raskeks keerata.

Kruvipõhimõttel kasutatavate tööriistade hulka kuuluvad kruvitungrauad, mutrid, poldid, kruusid ja muud. Kruvi on lihtne keerata, kui kruvi hõõruda hõõrdumise vähendamiseks õliga üle.

Puidukruvi keerates surub kruvikeere vastu puitu. Puidust tulenev reageerimisjõud surub kruvi keerme tagasi ja selle meetodi puhul liigub kruvi alla, kuigi kruvi keeramisjõud on horisontaaltasapinnas. Kruvid on tuntud oma suure hõõrdumise poolest, mistõttu neid kasutatakse asjade kinnitamiseks. Puur on ka kaldtasand.

Erinevalt teistest kaldtasanditest liigub tööriistades tööriist. Kaldlennukitel on aga ka nõrkusi, nimelt on kauba liigutamiseks vajalik vahemaa suurem

Kald- ja kiilutasapindade võrdlus

Kiilul on tegelikult sama põhimõte kui kaldtasandil. Erinevus seisneb selles, et kaldtasandil liigub objekt kaldtasandini Kaldtasand on konstantne, samas kui kiilu korral liigub kaldtasand läbi kaubad. Lisaks on kiilul kahekordne kaldega tasapind.

Rauast kiilu kasutatakse palkide, korallide lõhkumiseks, kõvade esemete, näiteks põrandate jms lõikamiseks. Mida õhem on kiilu kuju, seda kergemini see läbistab puitu või kõvasid esemeid, aga ka kaste läbi väikese kaldenurgaga alade.

Kaldtasapindu kasutatakse tavaliselt lõikeseadmetes ja need ühendavad sageli 2 kaldtasapinda kiilu kujul. Tööriistadeks, mis kasutavad kiilu põhimõtet, on kirved, naelad, peitlid, okkad, apelsinipressid, adrad, tihvtid ja noad. Kiilu puhul muudetakse edasiliikumine kirve näoga risti olevaks lõhestavaks liikumiseks. Tõmblukk on kombinatsioon kahest alumisest kiilust sulgemiseks ja ülemisest kiilust avamiseks.

---

Näide kaldtasandi küsimusest

küsimus 1

Kasutades 4 meetri pikkust tahvlit, rakendab töötaja 1250 N jõudu, et viia kast 2 meetri kõrgusele lakke. Kui palju kast kaalub?

Lõpetamine

On tuntud

s = 15 m
F = 1250 N
h = 2 m

Küsis

Objekti kaal???

Vastus

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

Seega on objekti kaal 2500 N

---

2. küsimus

3,6 m pikkune laud on toetatud vastu auto voodit, mis on maapinnast 80 cm kaugusel. Laua abil lükatakse 90 kg kaaluv kast maast auto voodisse. Mis on mehaaniline eelis ja tõukejõud, kui raskuskiirendus selles kohas on 10 m/s2?

Lahendus:

On tuntud :

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

Küsis

mehaanilised eelised???

Vastus

w/F = s/h

m.g/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

Niisiis, mehaaniline eelis ja tõukejõud on 200 N

---

3. küsimus

Kaldtasapinnal kõrgusega 1 m ja pikkusega 5 m. Kui teisaldatava objekti kaal on 1880 N, siis arvuta objekti liigutamiseks vajalik jõud!

Lahendus:

On tuntud

w = 1880 N

s = 5 m

h = 1 m

Vastatud

w/F = s/h

1880 N/F = 5 m/1 m

1880 N/F = 5

F = 1880 N/5

F = 376 N

Niisiis, Objekti liigutamiseks vajalik jõud on 376 N

---

4. küsimus

1800 N kaaluv objekt tõstetakse 2,5 m kõrgusele. Kui oodatav mehaaniline eelis on 6, siis kui suur on objekti läbitud vahemaa kaldtasandil ja jõud, mis on vajalik objekti tõukamiseks?

Lahendus:

On tuntud

w = 1800 N
h = 2,5 m
KM = 6

Küsis

Võimsus stiil???

Vastus

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

KM = w/F
6 = 1800 N/F
F = 1800 N/6
F = 300 N

Niisiis, Vajalik jõud on 300 N

5. küsimus

Kaldtasapind on 2 m kõrge ja 4 m pikk. Kui teisaldatava objekti kaal on 1660 N, siis arvuta objekti liigutamiseks vajalik jõud!

On tuntud :

w = 1660 N

s = 4 m

h = 2 m

Vastus:

w/F = s/h

1660 N/F = 4 m/2 m

1. 660 N/F = 2

F = 1660 N/2

F = 610 N

6. küsimus

2,4 m pikkune laud on toetatud vastu auto voodit, mis on maapinnast 60 cm. Seejärel lükatakse laua abil maapinnast auto voodisse 80 kg kaaluv kast. Arvutage mehaaniline eelis ja tõukejõud, kui raskuskiirendus selles kohas on 10 m/s² ?

On tuntud :

s = 2,4 m

h = 60 cm = 0,6 m

m = 80 kg

g = 10 m/s²

Vastus:

KM = s/h

KM = 2,4 m/0,6 m

KM = 4

W/F = s/h

m. g/F = s/h

80 kg. (10 m/s² ) / F = 2,4 m/ 0,6 m

900 N/F = 4

F = 900 N/4

F = 225 N

See on Seputarjiwa.co.id arvustus Kaldtasapind: määratlus, valem, mehaaniline eelis ja näiteküsimused ,Loodetavasti võib see suurendada teie arusaama ja teadmisi. Täname külastamast ja ärge unustage lugeda ka teisi artikleid.