Calcul de la force nécessaire pour déplacer un objet sur une pente
En physique, lorsque les forces de frottement agissent sur une surface en pente comme une rampe, l'angle de la rampe incline la force normale à un angle. Lorsque vous travaillez sur les forces de frottement, vous devez prendre ce fait en compte.
Force normale, N, est la force qui pousse contre un objet, perpendiculaire à la surface de l'objet est en appui sur. La force normale est pas nécessairement égale à la force en raison de la gravité que la force est perpendiculaire à la surface d'un objet glissant sur. En d'autres termes, la force normale est la force poussant les deux surfaces ensemble, et plus forte est la force normale, plus la force due à la friction.
Que faire si vous devez pousser un objet lourd sur une rampe? Dire, par exemple, vous devez déplacer un réfrigérateur. Vous voulez faire du camping, et parce que vous vous attendez à attraper beaucoup de poissons, vous décidez de prendre votre 100 kg réfrigérateur avec vous. Le seul hic est de mettre le réfrigérateur dans votre véhicule (voir la figure). Le réfrigérateur doit monter une rampe de 30 degrés qui se trouve à avoir un coefficient de frottement statique avec le réfrigérateur de 0,20 et un coefficient de friction cinétique de 0,15. Les bonnes nouvelles est que vous avez deux amis pour vous aider à déplacer le réfrigérateur. Les mauvaises nouvelles sont que vous pouvez fournir seulement 350 newtons de force chaque, afin que vos amis panique.
La force minimum nécessaire pour pousser ce réfrigérateur jusqu'à la rampe a une grandeur Fpousser, et il a pour contrer la composante du poids du réfrigérateur agissant le long de la rampe et la force due à la friction.
La première étape de ce problème consiste à régler le poids du réfrigérateur en composantes parallèles et perpendiculaires à la rampe. Jetez un oeil à la figure, qui montre le réfrigérateur et les forces qui agissent sur lui. La composante du poids du réfrigérateur est le long de la rampe
et le composant de poids du réfrigérateur perpendiculaire à la rampe est
Lorsque vous connaissez la composante du poids le long de la rampe, vous pouvez travailler sur la force minimale requise pour pousser le réfrigérateur jusqu'à la rampe. La force minimale doit vaincre la force de frottement statique agissant sur la rampe et la composante du poids du réfrigérateur agissant bas de la rampe, de sorte que la force minimum est
La question suivante est, “ Quelle est la force de frottement, FF?” Si vous utilisez le coefficient de frottement statique ou le coefficient de friction cinétique? Étant donné que le coefficient de frottement statique est supérieur au coefficient de frottement cinétique, le coefficient statique est le meilleur choix. Après vous et vos amis avez le réfrigérateur pour commencer à se déplacer, vous pouvez la faire avancer avec moins de force. Parce que vous allez utiliser le coefficient de frottement statique, vous pouvez obtenir FF Par ici:
Vous devez également la force normale, FN, continuer. FN est égale et opposée à la composante du poids du réfrigérateur agissant perpendiculairement à la rampe. La composante du poids du réfrigérateur agissant perpendiculairement à la rampe est
de sorte que vous pouvez dire que la force normale agissant sur le réfrigérateur est
Vous pouvez vérifier cela en laissant thêta aller à zéro, ce qui signifie que FN devient mg, comme il se doit.
La force de frottement statique, FF, est alors donnée par
Donc, la force minimale requise pour surmonter le poids de la composante agissant le long de la rampe et la force de frottement statique est donnée par
Maintenant, il suffit de brancher les numéros:
Vous avez besoin de 660 newtons de force pour pousser le réfrigérateur jusqu'à la rampe. En d'autres termes, vos deux amis, qui peuvent exercer 350 newtons chacun, sont assez pour le travail.
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