Похилі площини

Як працюють похилі площини?

Аналогічно важелю, похилі площини зменшують зусилля, необхідне для підйому тел. Наприклад, бетонний блок вагою 45 кілограмів підняти руками досить складно, однак витягти його нагору по похилій площині цілком можливо. Вага тіла, розміщеного на похилій площині, розкладається на дві складові, одна з яких паралельна, а інша перпендикулярна її поверхні. Для переміщення блоку вгору по похилій площині людина повинна подолати тільки паралельну складову, величина якої зростає із збільшенням кута нахилу площині.

Похилі площини вельми різноманітні за конструктивним виконанням. Наприклад, гвинт складається з похилій площині (різьби), обвиває по спіралі його циліндричну частину. При закручування гвинта в деталь, його різьблення проникає в тіло деталі, утворюючи дуже міцне з’єднання за рахунок великого тертя між деталлю і витками різьби. Лещата перетворять дія важеля і обертальний рух гвинта в лінійну здавлюючу силу. За таким же принципом працює і домкрат, використовуваний для підйому важких вантажів.

Сили на похилій площині

У тіла, що знаходиться на похилій площині, сила тяжіння діє паралельно і перпендикулярно її поверхні. Для переміщення тіла вгору по похилій площині необхідна сила, рівна за величиною складовою сили тяжіння, паралельній поверхні площині.

Похилі площини і гвинти

Спорідненість гвинта з похилою площиною легко простежити, якщо обернути циліндр розрізаним по діагоналі аркушем паперу. Утвориться спіраль ідентична по розташуванню різьбі гвинта.

Сили, що діють на гвинт

При повороті гвинта його різьблення створює дуже велику силу, прикладену до матеріалу деталі, в яку він ввернуть. Ця сила тягне гвинт вперед, якщо він повертається за годинниковою стрілкою, і назад, якщо він повертається проти годинникової стрілки.

Гвинт для підйому тяжкості

Обертові гвинти домкратів розвивають величезну силу, дозволяючи їм піднімати настільки важкі тіла як легкові або вантажні автомобілі. При повороті центрального гвинта важелем два кінці домкрата стягуються разом, виробляючи необхідний підйом.

Похилі площини для розщеплення

Клин складається з двох похилих площин, з’єднаних своїми підставами. При забиванні клина в дерево похилі площини розвивають бічні сили, достатні для розщеплення найміцніших пиломатеріалів.

Сила і робота

Незважаючи на те, що похила площина може полегшити завдання, вона не зменшує кількість роботи, потрібний для її виконання. Підйом бетонного блоку вагою 45 кг (W) на 9 метрів вертикально вгору (далекий малюнок праворуч) вимагає здійснення роботи 45×9 кілограмометрах, що відповідає добутку ваги блоку на величину переміщення. Коли блок знаходиться на похилій площині з кутом нахилу 44,5 °, сила (F), необхідна для втягуванні блоку, зменшується до 70 відсотків від його ваги. Хоча це і полегшує переміщення блоку, зате тепер, щоб, підняти блок на висоту 9 метрів, його необхідно тягнути по площині 13 метрів. Іншими словами виграш у силі дорівнює висоті підйому (9 метрів), поділеній на довжину переміщення по похилій площині (13 метрів).

Посилання на основну публікацію