Força aplicada em uma inclinação na problemas de física

Quando você empurra um objeto em uma ladeira, você pode usar a física para calcular a quantidade de força que é aplicada. Por exemplo, você pode calcular quanta força alguém se aplica para empurrar um trenó descer uma colina coberta de neve.

Aqui estão algumas questões práticas que você pode tentar.

questões práticas

Use as seguintes informações para responder às perguntas: Um pai empurra um trenó carregando seu filho descer uma colina de 200 metros de altura com uma inclinação de 32 graus. Utilizando uma força constante de 500 Newtons paralelo à superfície da colina dirigidos, que aumenta a velocidade do trenó de 0 a 4,2 metros por segundo em 5 segundos, altura em que ele deixa passar. A massa combinada da criança e o trenó é de 65 kg.

1. Quanto trabalho que o pai fazer empurrando o seu filho?

   Arredondar a sua resposta para os mais próximos dez joules.

2. Quantos quilojoules de trabalho que o atrito faz entre o momento em que o pai solta o trenó e o tempo que o trenó atinge a parte inferior do morro?

   O coeficiente de atrito cinético entre os corredores do trenó e neve é ​​de 0,13. Arredondar a sua resposta para o número inteiro mais próximo.

respostas

A seguir estão as respostas para as questões práticas:

1. 5250 J

   Use a fórmula de trabalho,

   

   Onde W é a quantidade de trabalho realizado sobre um objeto, F é a magnitude da força exercida sobre o objecto, d é a distância que o objecto se move, e

   

   Video: Trabalho - Energia Cinética e Potencial - Potência Mecânica - Impulso - Quantidade de Movimento - Colisões - Choque Mecânico

   é o ângulo entre os vectores de força e distância. Uma vez que a força de 500 Newton é paralela à superfície da colina, que deve ser no mesmo sentido que a distância que o trenó viaja enquanto ele está sendo empurrada. Nesse caso,

   

   Para calcular a distância que o trenó viaja, você precisa saber a aceleração do trenó dadas as velocidades iniciais e finais, e você precisa saber o tempo. Comece com a fórmula de velocidade-tempo:

   

   Seguir-se por meio da seguinte fórmula ou o deslocamento fórmula velocidade de deslocamento (aqui utilizado) para resolver para o deslocamento / distância percorrida:

   

   Finalmente, substituir este na fórmula de trabalho, juntamente com a informação dada na configuração do problema.

   

2. 
   
   
   

   -26 kJ

   Primeiro você precisa descobrir o quão longe o trenó viaja.

   

   Video: Força - Plano Inclinado - Mecânica - Física

   Use trigonometria para calcular todo o comprimento da superfície da colina:

   

   Você pode determinar o quão longe o trenó percorre enquanto o pai empurra-o primeiramente encontrando a aceleração com a fórmula de velocidade-tempo:

   

   Em seguida, utilizar a fórmula deslocamento ou a fórmula velocidade de deslocamento (aqui utilizado) para resolver para o deslocamento:

   

   Isso deixa 377,4 m - 10,5 m = 366,9 m para a parte não-push da descida do trenó. Em seguida, para encontrar a quantidade de força que exerce atrito depois de os batentes de empurrar, faça um diagrama de corpo livre:

   

   Use a segunda lei de Newton na direção vertical (F_G = mamãe_G = mg na superfície da Terra):

   

   Utilizar a definição de atrito,

   

   para resolver para a força de atrito.

   

   Em seguida, use esse valor na fórmula de trabalho. Uma vez que a força de atrito é executado oposto ao movimento de um objecto, o ângulo entre os vectores de força e distância é de 180 graus.

   

   Finalmente, em converter as unidades desejadas: