U moet hebben opgemerkt dat de snelheid van het object toeneemt wanneer het van de helling glijdt. Gebeurt dit vanwege de kracht die op het object inwerkt als gevolg van de zwaartekracht op een helling?
De snelheid van het object op de helling wordt bepaald door twee hoofdkrachten. Het allereerste ding is de steilheid van de helling en de tweede en belangrijkste is de kracht die door het object tegen de helling inwerkt, de kracht als gevolg van de zwaartekracht.
Wat is zwaartekracht op hellingen?
De kracht van de zwaartekracht werkt altijd naar beneden naar het middelpunt van de aarde.
De zwaartekracht is hetzelfde op de vlakke grond en zelfs op de helling, ongeacht de steilheid van de helling, maar alleen de grootte van de kracht als gevolg van de zwaartekracht varieert.
Als het object zich op een lichte helling bevindt, zal de versnelling van het object langs de helling minder zijn in vergelijking met de snelheid die het object verkrijgt tijdens het afrollen van de helling vanaf de steilere heuvel. Dit komt omdat de grootte van de kracht als gevolg van de zwaartekracht op het object dat van de steilere helling naar beneden versnelt, groter is in vergelijking met de zachte helling.
Wat is zwaartekracht op helling?
De zwaartekracht op de helling is de duwkracht die door het gewicht van het object op de grond inwerkt.
De zwaartekracht op een helling is altijd hetzelfde voor het object met een massa 'm' waar het object zich ook bevindt. De zwaartekracht op het object is altijd constant omdat de massa en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht constant is en gelijk is aan F=mg
Werk uitgevoerd door zwaartekracht op een helling
De verrichte arbeid wordt gedefinieerd als de kracht die nodig is om het object van zijn oorspronkelijke plaats te verplaatsen en wordt gegeven door Arbeid = Kracht * maal verplaatsing
In het geval dat het object op een hellend vlak beweegt, wordt het werk gedaan door de zwaartekracht om het object van een bepaalde hoogte boven de grond op het hellende vlak te verplaatsen.
Stel dat er een object met massa 'm' naar beneden versnelt vanuit het hellende vlak, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding: -
De zwaartekracht die tegen de helling werkt is gelijk aan Fg=mg. Door de zwaartekracht beweegt het object de helling af met de kracht F=mgSinθ
De wrijvingskracht
werkt ertegen om weerstand te bieden aan de versnelling van het object die het gevolg is van de parallelle kracht die wordt uitgeoefend tegen de normaalkracht N van het object dat is F//=mgCosθ
De verplaatsing van het object vanaf het hellend vlak is 'h', de hoogte van het object vanaf de grond. Vandaar dat het werk dat door het object wordt gedaan is
W = mgh
De kracht van de zwaartekracht wordt op het object uitgeoefend om het naar het platte oppervlak van de aarde te brengen en het van de helling te versnellen.
Wanneer is de zwaartekracht op een hellend vlak maximaal?
De zwaartekracht is op elk punt op het hellend vlak hetzelfde, omdat de massa en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht onveranderd blijven.
De kracht als gevolg van de zwaartekracht werkt voor het object terwijl het de helling af accelereert, de grootte van de zwaartekracht zal groter zijn als de helling steiler is.
De kracht die het object op de grond houdt, is de kracht die inwerkt tegen de normaalkracht op de grond door het object, namelijk –mgCosθ en de component van de kracht die verantwoordelijk is voor het versnellen van het object naar beneden is de helling is mg Sinθ.
Dit volgt de tweede bewegingswet van Newton
F = mijn
En daarom is de versnelling van het object vanaf de helling gelijk aan
a=V/m
De maximale kracht die op het object inwerkt is mgSinθ, vandaar
Wat beïnvloedt de zwaartekracht op een hellend vlak?
De hoek van de helling met de grond bepaalt de snelheid van het object en de grootte van de kracht die het naar beneden duwt.
Omdat het object zich op een hellend vlak bevindt, wordt het boven het grondniveau geheven, waardoor de potentiële energie wordt verkregen, waardoor de zwaartekracht iets afneemt. Maar door onbalanskrachten versnelt het object naar beneden.
Als de hoek tussen de richting van de zwaartekracht en de helling wordt lager, dan zal het object naar de grond duwen. Het zwaartepunt van het object is waar het gehele gewicht van het lichaam is geconcentreerd en heeft de neiging om het object in de evenwichtspositie van rust te houden.
Verandert de zwaartekracht met de hoek?
De zwaartekracht die op het object wordt uitgeoefend, is constant en werkt altijd naar het middelpunt van de aarde.
Voor een object op een hellend vlak blijft de zwaartekracht op het object hetzelfde, maar alleen de grootte van de parallelle kracht die op het object op de helling werkt, neemt toe met de helling.
Uit het onderstaande diagram kunnen we zien dat verschillende krachten op het object inwerken, maar de richting van de twee krachten is in dezelfde richting. Als de hoek groter wordt, neemt de grootte van deze krachten toe en zal het object met hoge snelheid de helling af accelereren.
De parallelle kracht wordt gecreëerd door de kracht die op de grond wordt uitgeoefend vanwege de normaalkracht en de kracht als gevolg van het zwaartepunt van het object dat een hoek maakt φ die parallel werkt aan de richting van de schuine kracht mgSinθ duw het object de helling af naarmate de kracht in deze richting toeneemt.
Hoe bereken je de zwaartekracht op een helling?
De netto krachten die op het object op een hellend vlak werken, zijn de som van de zwaartekracht, de loodrechte kracht en de parallelle kracht.
De zwaartekracht van het object op een helling werkt altijd naar beneden en volgens de tweede bewegingswet van Newton is de zwaartekracht op het object gelijk aan de massa maal de versnelling als gevolg van de zwaartekracht, dwz Fg=mg
Laten we nu eens kijken hoe we de netto zwaartekracht op het object op een hellend vlak stap voor stap kunnen berekenen: -
Hellingshoek
Het allereerste is om de hellingshoek van de helling te vinden die de grootte van de krachten en de snelheid van het object bepaalt.
Massa van het object
Ten tweede moet u de massa van het object kennen. Als je de normaalkracht van het object kent, kun je de massa berekenen met de formule:- m=F/a
Vind kracht door zwaartekracht
De kracht van de zwaartekracht is altijd gericht op het zwaartepunt van de aarde en is gelijk aan mg.
Vind de loodrechte kracht
Dit is een kracht die werkt in de versnellingsrichting van het object en verantwoordelijk is voor de beweging van het object de helling af en is gelijk aan
Vind de parallelle kracht
Dit is de kracht die wordt gegenereerd door het effect van de zwaartekracht en de kracht die wordt ontwikkeld als reactie op de normaalkracht tegen de helling van de heuvel en wordt toegevoegd aan de duwkracht op het object dat het de helling af sleept en is gelijk aan
Bereken de wrijvingskracht
Dit is de kracht die tegen de snelheid van het object inwerkt door zijn beweging te weerstaan en hangt af van de wrijvingscoëfficiënt van de helling die de ruwheid van de grond bepaalt en wordt gegeven als
en is gerelateerd aan de normaalkracht van het object dat op de grond werkt.
Vind de netto kracht
De kracht die verantwoordelijk is voor het versnellen van het object langs de helling is de parallelle kracht en de wrijvingskracht verzet zich tegen de versnelling van het object dat in tegengestelde richting werkt. De normaalkracht is gelijk aan de loodrechte kracht die op het voorwerp werkt.
Hiermee kun je vervolgens de versnelling van het object vanaf het hellende vlak vinden met behulp van de tweede bewegingswet van Newton.
F = mijn
Daarom is de versnelling van het object vanaf de hellende helling
een=Fnetto/m
Wat is de versnelling van het object met massa van 2 kg naar beneden glijdend van de hellende plaats met een hellingshoek van 300 met een wrijvingscoëfficiënt van 0.15?
Gegeven: m = 2 kg
θ=300
μ = 0.15
De kracht als gevolg van de zwaartekracht is
De parallelle krachtcomponent is
De loodrechte kracht is
De kracht als gevolg van wrijving is
Daarom is de netto kracht op het object
Daarom is de versnelling van het object
De versnelling van het object vanaf het hellend vlak is 7.75m / s2.
Samengevat
De zwaartekracht op het object blijft hetzelfde, zelfs op het hellende vlak. De kracht die verantwoordelijk is voor de versnelling van het object langs de helling is de parallelle kracht die op het object wordt uitgeoefend als gevolg van de zwaartekracht vanuit het middelpunt van zijn massapunt ervoor en de loodrechte kracht.
Lees ook:
- Zwaartekracht in vacuüm
- Dichtheid en soortelijk gewicht
- Wat is zwaartekracht
- Erosie door zwaartekracht voorbeelden
- Zwaartekracht voorbeelden
Hallo, ik ben Akshita Mapari. Ik heb M.Sc. in de natuurkunde. Ik heb gewerkt aan projecten als numerieke modellering van wind en golven tijdens cyclonen, natuurkunde van speelgoed en gemechaniseerde sensatiemachines in pretparken op basis van klassieke mechanica. Ik heb een cursus Arduino gevolgd en een aantal miniprojecten op Arduino UNO uitgevoerd. Ik vind het altijd leuk om nieuwe gebieden op het gebied van de wetenschap te verkennen. Persoonlijk ben ik van mening dat leren enthousiaster is als het met creativiteit wordt geleerd. Daarnaast hou ik van lezen, reizen, gitaar tokkelen, rotsen en lagen identificeren, fotograferen en schaken.
