Calculando o quão longe um objeto vai deslizar para baixo uma superfície inclinada

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Você pode usar a física para calcular o quão longe um objeto vai deslizar para baixo uma superfície inclinada, como uma rampa. Por exemplo, digamos que você e seus amigos estão empurrando uma geladeira até uma rampa em uma van em movimento, quando de repente a sua força combinada dá para fora e o frigorífico começa a cair de volta para baixo a rampa de 3,0 metros. Como você vê com espanto, ela pega velocidade. Um carro está estacionado atrás da rampa, apenas 7,2 metros de distância. Será que o frigorífico errante esmagá-lo?

Assumindo que a rampa e chão ambos têm o mesmo coeficiente cinética de atrito e que o frigorífico começa a deslizar do topo da rampa, você precisa calcular o quão longe o frigorífico vai deslizar. Você rapidamente puxar um lápis e papel e desenhar uma figura que mostra o frigorífico como ele desliza para baixo a rampa de 3,0 metros.

Todas as forças agindo sobre um objeto deslizar para baixo uma rampa.
Todas as forças agindo sobre um objeto deslizar para baixo uma rampa.

Quando um objecto desliza para baixo, as forças que actuam sobre ele são diferentes das forças utilizadas para empurrá-lo para cima da rampa (ver a figura). Com o frigorífico, não há nenhuma Fpush forçar a empurrá-lo para cima da rampa. Em vez disso, o componente de peso do refrigerador que actua ao longo da rampa puxa o refrigerador para baixo. E enquanto o frigorífico desliza para baixo, fricção se opõe a essa força. Você também precisa saber o Coeficiente de atrito cinética,

Para este exemplo, o coeficiente de atrito cinético é 0,15.

Então, o que força acelera a geladeira para baixo? O peso que actua ao longo da rampa está

e a força normal é

o que significa que a força de atrito cinético é

A força resultante aceleração do refrigerador descer a rampa, Facceleration, é a diferença entre o componente de peso do refrigerador ao longo da rampa e a força de atrito opondo-:

Note que você subtrair FF, a força, devido ao atrito, pois que a força actua sempre se opor à força que causa o objecto a deslocar. Ligar os números dá-lhe

A força que puxa o líquido refrigerador para baixo da rampa é de 360 ​​Newtons. Uma vez que o refrigerador está a 100 kg, tem uma aceleração de 360 ​​N / 100 kg = 3,6 m / s2, que actua ao longo de toda a rampa de 3.0 metros. Você pode calcular a velocidade final da geladeira na parte inferior da rampa desta forma:



Ligar os números, você começa

A velocidade final da geladeira quando ele começa a viajar ao longo da rua em direção ao carro estacionado é de cerca de 4,6 metros por segundo.

Agora você precisa calcular o quão longe o frigorífico está a ir. Porque ele está viajando ao longo da calçada agora, você precisa levar em consideração a força devido ao atrito. Gravidade deixarão de acelerar o objeto porque a rua é plana. Cedo ou tarde, o frigorífico vai chegar a uma paragem. Mas quão perto ele virá para um carro que está estacionado na rua 7,2 metros de distância? Como de costume, o seu primeiro cálculo é a força que age sobre o objeto. Neste caso, você descobrir a magnitude da força devido ao atrito:

Uma vez que o refrigerador está a avançar ao longo de uma superfície horizontal, a força normal, FN, é simplesmente o peso do frigorífico, mg, o que significa que a força de atrito é

Ligar a dados dá-lhe

Video: Simulated Reality

Uma força de 150 newtons age para parar o frigorífico deslizante que agora está aterrorizando a vizinhança. Então, como agora ele vai viajar antes que ele vem para descansar? Se você tomar a geladeira estar se movendo horizontalmente no sentido positivo, em seguida, porque a força está agindo na direção oposta, a sua componente horizontal é negativo. Devido a segunda lei de Newton, a aceleração também é negativo e é dada por

Você pode encontrar a distância através da equação

Video: Dinâmica e Leis de Newton - Exemplo 5 - EFOMM 2010 - Problema 30

A distância da geladeira desliza é

Video: DESPLAZAMIENTO DE LA CAJA

Neste caso, você quer que a velocidade final, vf, para ser zero, porque você precisa saber onde o frigorífico vai parar. Portanto, essa equação se decompõe em

Ufa! O frigorífico desliza apenas 7,1 metros, eo carro é de 7,2 metros. Com a pressão, você assistir o show como seus amigos em pânico chocar após a geladeira, só para vê-lo chegar a uma paragem direita antes de bater o carro - exatamente como você esperava.


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