מישור משופע: הגדרה, נוסחה, יתרון מכני ושאלות לדוגמה

מישור משופע: הגדרה, נוסחה, יתרון מכני ושאלות לדוגמה - מה הכוונה במישור משופע ואיך לחשב את הפיזיקה שלו? בהזדמנות זו Seputar Ilmu.co.id ידון בו וכמובן על דברים נוספים שמכסים אותו גם כן. בואו נסתכל יחד על הדיון במאמר שלהלן כדי להבין אותו טוב יותר

---

מישור משופע: הגדרה, נוסחה, יתרון מכני ושאלות לדוגמה

---

מישור משופע הוא כלי מישור פשוט המורכב ממשטח משופע. מישור משופע הוא משטח שטוח שיש לו זווית, שאינה זווית מאונכת, למשטח אופקי.

מטוסים משופעים הם סוג אחד של מטוס פשוט. מישור פשוט הוא מכשיר מכני שיכול לשנות את הכיוון או הגודל של משהו.עבודה על מישור משופע הופכת לקלה יותר כי פני השטח משופעים. גם כוח החיכוך במישור המשופע יהיה קטן מהרגיל.

כדי להזיז חפץ כבד מאוד באמצעות מישור משופע, כמובן שעלינו לדעת כמה מאמץ אנחנו צריכים.

---

נוסחת מטוס משופע

נוסחת המישור המשופע נוצרת משילוב של כוח, משקל אובייקט, גובה ואורך של המישור המשופע. שימו לב לתכנית הבאה:

מבחינה מתמטית, הנוסחה למישור משופע היא:

מידע:

• Fk: כוח כוח (N)
• s: אורך המישור המשופע (מ')
• W: משקל האובייקט (N)
• h: גובה המישור המשופע (מ')

יתרון מכני במישורים משופעים

מטוסים משופעים משמשים בדרך כלל להעברת פריטים מהרצפה למשאיות (כגון ארגזים). על מנת שהארגז יזוז כלפי מעלה, יש לדחוף אותו או למשוך אותו בכוח של F. מה גודל הכוח F, אם אורך המישור המשופע הוא s וגובה המשאית מהרצפה הוא h?

דוגמאות למטוסים משופעים הם חוטים, סולמות, אזמלים, מסורים, טריזים, סכינים. ניתן להסביר את עקרון העבודה של מטוס משופע באופן הבא: ארגז המכיל ציוד בעל מסה של 200 ק"ג או שוקל כ-2000 N. כוח המשיכה של הארגז מופנה כלפי מטה. אם יכולתו של אדם אחד יכולה להרים רק מטען של 500 N אנכית כלפי מעלה, אז כדי להרים את הארגז על המשאית, יש צורך ב-4 אנשים. כל משקל החזה נפל על ארבעת האנשים. כל אדם חייב כל אחד להפעיל כוח של 500 N אנכית כלפי מעלה.

העבודה של הרמת הארגז על המשאית יכולה להיות קלה יותר עם אדם אחד בלבד, אם אתה משתמש במטוס משופע פשוט. משקל הארגז כבר לא נופל כולו על מי שמרים את הארגז, אלא חלקו נופל במישור המשופע.

לוח באורך AB = l מטר, קצה A מונח על המשאית וקצה B על הקרקע. משקל הארגז W = 2000 N אנכי כלפי מטה. הכוח שמפעיל אדם לדחיפת הארגז הוא F, הכיוון שלו מקביל למישור המשופע כלפי מעלה. הכוח F נחוץ כדי להתנגד לחלק ממשקל הארגז H המופנה כלפי מטה במקביל למישור המשופע. חלק אחר ממשקל הארגז W, נופל על מישור משופע מאונך T בכיוון מטה.

אם נדרש כוח F כלפי מעלה במקביל למישור המשופע כדי לדחוף את הארגז, אזי חייב להיות כוח כלפי מטה המנוגד לכוח F. הכוח המנוגד לכוח F מגיע מחלק ממשקל הארגז W, שגודלו הוא H. חלק אחר ממשקל הארגז, כלומר כוח T, לוחץ את הלוח בניצב כלפי מטה, כך שהלוח יכול להתכופף.

מטוסים משופעים, כולל מטוסים פשוטים שנועדו להשיג כוח גדול יותר או להכפיל את היכולות שלנו. ארגז במשקל 2000 N לא ניתן להרמתו על ידי אדם אחד אם הוא מורם אנכית כלפי מעלה, אלא ניתן לדחוף אותו על ידי אדם אחד בעזרת מישור משופע.

לאורך המישור המשופע האדם שדוחף את הארגז לקצה A מקצה B, עושה עבודה שווה לעבודה = F x l. אם הארגז מורם אנכית כלפי מעלה מ-C לקצה A, אז העבודה שנעשתה היא W x h.

ניתן לקבל משוואה זו גם מהדמיון של משולשים. משולש ישר זווית המכיל אורך הצלע w x H דומה למשולש ישר זווית ABC. אז ההשוואה בין הצדדים:

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

גודל הכוח H = הכוח של האדם שדוחף את הארגז, ואז Fx l = w x h.

יתרון מכני הוא מספר המבטא את הכפלת התוצאות של מכונה פשוטה ביחס לכוח או למרחק התזוזה. עבור מישור משופע הרווח המכני הוא = l/h.

היעילות של המישור המשופע היא: יעילות = wxh/Hxl x 100%

אם הלוח חלק, עבודת הקלט שנעשתה על ידי Fxl זהה ל-Hxl וזהה לעבודת הפלט שנעשתה על ידי המישור המשופע w x h. לוחות מטוס משופע לא תמיד חלקים לחלוטין. למעשה, כאשר ארגז נע לאורך מישור משופע, הארגז חווה כוח חיכוך מהקרש, שנמצא בכיוון ההפוך לכיוון התנועה של הארגז.

כוח החיכוך פועל על המישור המשיק למשטח הלוח ולבסיס הארגז. לכן, הכוח המופעל לדחיפת הארגז כלפי מעלה על ידי F חייב להתנגד לכוח H ולכוח החיכוך G. ואז הכוח המופעל F=H + G.

ככל שזווית הנטייה גדולה יותר או שהמישור המשופע ישר יותר, כך גדל כוח ה-H שיש להתנגד לו, וקשה יותר לדחוף את הארגז כלפי מעלה. מאידך, ככל שזווית הנטייה קטנה יותר או ככל שהגובה h מהקצה העליון של הלוח המשופע קטן יותר, הכוח H שיש לעמוד בפניו קטן יותר וקל יותר לדחוף את הארגז כלפי מעלה.

מטרות מטוס משופע

המטרות של המטוס המשופע כוללות:

• צמצום עסקים
• הפוך את העבודה לקלה יותר
• להאיץ את העבודה

דוגמאות למישורים משופעים בחיים

למעשה ניתן לראות מטוסים משופעים מסביב בחיי היומיום. נעשים מאמצים שונים להעביר פריטים רגילים מלמעלה למטה או להיפך ונעשים על משטחים משופעים כדי להקל.

בעזרת מישור משופע, הכוח המופעל לדחיפת חפץ קטן יותר מאשר להרים אותו, למרות שהנתיב שהוא לוקח ארוך יותר. העיקרון של המישור המשופע משמש גם בכלים וכלים שונים כמו מסמרים, גרזנים או סכינים. להלן רשימה של דוגמאות של מטוסים משופעים בחיי היומיום.

• מדרגות בבית או בבניין עשויות קומות או מתפתלות. זה נעשה במטרה להפחית את הסגנון והמאמץ.
• כבישים באזורים הרריים תמיד מפותלים. מטרתו היא להקל על מעבר כלי רכב.
• משמש להעלאת התוף על המשאית באמצעות לוח עץ המוטה. הוא גם משתמש בעיקרון של מישור משופע.
• סכינים הם כלים המשתמשים בעקרון של מישור משופע.
• להברגה יש צורה המזכירה סולם עגול המשמש כמישור משופע. זה נעשה במטרה להקל על הבורג להידבק.
• מסמרים הם כלים בעלי עיקרון מישור משופע.
• צירים הם גם כלים המשתמשים במישור משופע.
• אזמל הוא דוגמה נוספת למישור משופע.
• הג'ק הוא גם דוגמה לעיקרון המישור המשופע מכיוון שהוא משתמש באותו עיקרון כמו הבורג.
• קטר או קאטר היא דוגמה למכונה פשוטה המשתמשת בעיקרון של מישור משופע.

יתרונות וחסרונות של מטוסים משופעים

למישור המשופע יש יתרון, כלומר שאנחנו יכולים להעביר סחורה למקום גדול יותר עם כוח קטן יותר. היתרון של מישור משופע תלוי באורך בסיס המישור המשופע ובגובהו. זווית הנטייה של המטוס ממשיכה להיות קטנה יותר, היא ממשיכה להיות גדולה או קטנה יותר, כוח הכוח שיש לבצע. ניתן למצוא את עקרון העבודה של מישור משופע במספר כלים, למשל צירים, סכינים, אזמלים, מברגים, ברגים וכו'.

הבורג הוא בעצם מישור משופע הכרוך סביב הצינור. במישור משופע, הכוח הישר במישור האופקי מוחלף בכוח "הרמה" אנכי. בעזרת בורג משתנה כוח הסיבוב במישור האופקי לכוח "הרמה" אנכי.

הבורג הוא למעשה מישור משופע שנכרך סביב צינור כך שהפיתול הוא בצורת ספירלה. המרחק בין 2 פסגות או המרחק בין 2 הברגים נקרא מרווח הברגים.

היתרון המכני של הבורג הוא: 2vir/d. ניתן להגדיל את היתרון המכני של הבורג על ידי הקטנת מרווח ההברגה d והגדלת סגנון זרוע הבורג r. עם זאת, צמצום מרווח הברגים גורם לבורג להיות קשה לסובב או לבורג להיות כבד לסובב.

כלים המשתמשים בעקרון הברגים כוללים שקעי ברגים, אומים, ברגים, לחצים ואחרים. הבורג יהיה קל לסובב, אם הבורג מוברש בשמן כדי להפחית את החיכוך.

כאשר מסובבים בורג עץ, הברגה דוחפת אל העץ. כוח תגובה מהעץ דוחף לאחור את הברגה ובשיטה זו הבורג זז מטה למרות שכוח סיבוב הבורג נמצא במישור האופקי. ברגים ידועים בחיכוך הגבוה שלהם, וזו הסיבה שהם משמשים לחיבור דברים. מקדחה היא גם מישור משופע.

בניגוד למישורים משופעים אחרים, בכלים, הכלי הוא שזז. עם זאת, למטוסים משופעים יש גם חולשות, כלומר המרחק הדרוש להעברת סחורות גדול יותר

השוואה בין מטוסים משופעים וטריזים

לטריז יש למעשה אותו עיקרון כמו למישור משופע. ההבדל הוא שבמישור משופע, העצם נע עד למישור המשופע המישור המשופע הוא קבוע, בעוד שבטריז המישור המשופע נע דרכו סְחוֹרוֹת. יתר על כן, לטריז יש מישור משופע כפול.

טריז העשוי מברזל משמש לפיצול בולי עץ, אלמוגים, חיתוך חפצים קשים כגון רצפות וכן הלאה. ככל שצורתו של טריז דקה יותר, כך קל יותר לחדור לעץ או לחפצים קשים, וכן לארגזים דרך אזורים בעלי זווית נטייה קטנה.

מטוסים משופעים משמשים בדרך כלל בציוד חיתוך ולעיתים משלבים 2 מישורים משופעים בצורה של טריז. כלים המשתמשים בעקרון הטריז הם גרזנים, מסמרים, אזמלים, קוצים, סוחטות תפוזים, מחרשות, סיכות וסכינים. בטריז, התנועה קדימה משתנה לתנועת פיצול בניצב לפני הציר. רוכסן הוא שילוב של שני טריזים תחתונים לסגירה וטריז עליון לפתיחה.

---

דוגמה לשאלה במישור משופע

שאלה 1

באמצעות לוח באורך 4 מטרים, העובד מפעיל כוח של 1,250 N כדי להזיז את התיבה לתקרה שגובהה 2 מטרים. כמה שוקלת הקופסה?

סִיוּם

ידוע

s = 15 מ'
F = 1,250 N
h = 2 מ'

שאלו

משקל אובייקט???

תשובה

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

אז משקל האובייקט הוא 2500 N

---

שאלה 2

קרש באורך 3.6 מ' מונח על מצע המכונית שנמצא במרחק של 80 ס"מ מהקרקע. הלוח ישמש לדחיפת ארגז 90 ק"ג מהקרקע אל מצע המכונית. מה היתרון והדחף המכאניים אם התאוצה עקב כוח הכבידה במקום זה היא 10 מ/ש2?

פִּתָרוֹן:

ידוע :

s = 3.6 מ'

h = 80 ס"מ = 0.8 מ'

מ' = 90 ק"ג

g = 10 m/s2

KM = ש/שעה

KM = 3.6 מ'/0.8 מ'

KM = 4.5

שאלו

יתרונות מכניים???

תשובה

w/F = s/h

m.g/F = s/h

90 ק"ג.(10 מ'/שנ'2)/פ' = 3.6 מ'/0.8 מ'

900 N/F = 4.5

F = 900 N/4.5

F = 200 N

כך, יתרון מכני וכוח דחף הוא 200 N

---

שאלה 3

במישור משופע בגובה של 1 מ' ואורך של 5 מ'. אם משקלו של העצם שיש להזיז הוא 1,880 N, אז חשב את הכוח הדרוש להזזת האובייקט!

פִּתָרוֹן:

ידוע

w = 1,880 N

s = 5 מ'

h = 1 מ'

ענה

w/F = s/h

1,880 N/F = 5 מ'/1 מ'

1,880 N/F = 5

F = 1,880 N/5

F = 376 N

כך, הכוח הנדרש להזזת העצם הוא 376 N

---

שאלה 4

חפץ במשקל 1800 N יועלה לגובה של 2.5 מ'. אם היתרון המכני הצפוי הוא 6, מהו המרחק שעבר העצם במישור המשופע והכוח הנדרש לדחיפת האובייקט?

פִּתָרוֹן:

ידוע

w = 1,800 N
h = 2.5 מ'
KM = 6

שאלו

פאוור סטייל???

תשובה

KM = ש/שעה
6 = s/2.5 מ'
s = 6. 2.5 מ'
s = 15 מ'

KM = w/F
6 = 1,800 N/F
F = 1,800 N/6
F = 300 N

כך, הכוח הנדרש הוא 300 N

שאלה 5

גובה מישור משופע הוא 2 מ' ואורך 4 מ'. אם משקלו של האובייקט שיש להזיז הוא 1,660 N, אז חשב את הכוח הדרוש להזזת האובייקט!

ידוע :

w = 1,660 N

s = 4 מ'

h = 2 מ'

תשובה :

w/F = s/h

1,660 N/F = 4 מ'/2 מ'

1. 660 N/F = 2

F = 1,660 N/2

F = 610 N

שאלה 6

קרש באורך 2.4 מ' נשען על מיטת מכונית שנמצאת במרחק של 60 ס"מ מהקרקע. לאחר מכן ישמש הלוח לדחיפת ארגז במסה של 80 ק"ג מהקרקע אל מצע המכונית. חשב את היתרון המכני ואת הדחף אם התאוצה עקב כוח הכבידה במקום זה היא 10 מ"ש² ?

ידוע :

s = 2.4 מ'

h = 60 ס"מ = 0.6 מ'

מ' = 80 ק"ג

g = 10 מ' לשנייה²

תשובה :

KM = ש/שעה

KM = 2.4 מ'/0.6 מ'

KM = 4

W/F = ש/שעה

M. g/F = ש/שעה

80 ק"ג. (10 מ' לשנייה² ) / F = 2.4 מ' / 0.6 מ'

900 N/F = 4

F = 900 N / 4

F = 225 N

זו הסקירה של Seputarjiwa.co.id לגבי מישור משופע: הגדרה, נוסחה, יתרון מכני ושאלות לדוגמה ,אני מקווה שזה יכול להגדיל את התובנה והידע שלך. תודה שביקרת ואל תשכח לקרוא מאמרים אחרים.