7 حقائق عن قوة الجاذبية على المنحدر: ماذا ، كيف ، التأثيرات


يجب أن تكون قد لاحظت أن سرعة الجسم تزداد عندما ينزلق على المنحدر. هل يحدث هذا بسبب القوة المؤثرة على الجسم بسبب الجاذبية على المنحدر؟

يتم تحديد سرعة الجسم على المنحدر بقوتين رئيسيتين. أول شيء هو انحدار المنحدر ، والثاني والأهم هو القوة المؤثرة بواسطة الجسم على المنحدر وهي القوة الناتجة عن الجاذبية.

ما هي الجاذبية على المنحدر؟

تعمل القوة الناتجة عن الجاذبية دائمًا لأسفل باتجاه مركز الأرض.

الجاذبية هي نفسها على سطح الأرض وحتى على المنحدر بغض النظر عن شدة الانحدار ولكن فقط حجم القوة بسبب الجاذبية يختلف.

إذا كان الجسم على منحدر لطيف ، فإن تسارع الجسم إلى أسفل المنحدر سيكون أقل مقارنة بالسرعة التي يكتسبها الجسم أثناء التدحرج لأسفل المنحدر من التل الأكثر انحدارًا. هذا لأن حجم القوة الناتجة عن الجاذبية على الجسم المتسارع لأسفل من المنحدر الأكثر انحدارًا أكبر مقارنة بالمنحدر اللطيف.

ما هي قوة الجاذبية على المنحدر؟

قوة الجاذبية على المنحدر هي قوة الدفع التي تؤثر على الأرض بسبب وزن الجسم.

دائمًا ما تكون قوة الجاذبية على المنحدر هي نفسها بالنسبة للجسم الذي له كتلة "م" أينما كان الجسم موجودًا. تكون قوة الجاذبية على الجسم ثابتة دائمًا لأن كتلته والتسارع بسبب قيمة الجاذبية ثابتان ويساويان F = mg

تم العمل بالجاذبية على منحدر

يُعرَّف العمل المنجز على أنه القوة المطلوبة لإزاحة الكائن من مكانه الأولي ويُعطى بواسطة العمل = القوة * مرات الإزاحة

في حالة تحرك الجسم على مستوى مائل ، يتم العمل بواسطة قوة الجاذبية لإزاحة الجسم من ارتفاع معين فوق الأرض على المستوى المائل.

افترض أن هناك جسمًا كتلته "م" يتسارع لأسفل من المستوى المائل كما هو موضح في الشكل أدناه: -

الجاذبية على المنحدر
قوى مختلفة تعمل على الكتلة المنزلق على مستوى مائل

القوة الناتجة عن الجاذبية والتي تؤثر على المنحدر تساوي Fg= ملغ. بسبب قوة الجاذبية ، يتحرك الجسم أسفل المنحدر بقوة F = mgSinθ

قوة الاحتكاك [اللاتكس] f_k = \ mu N [/ اللاتكس]

يعمل ضده لمقاومة تسارع الجسم الناتج عن القوة الموازية التي تمارس ضد القوة الطبيعية N للكائن وهي [اللاتكس] F _ {//} = mgCos \ theta [/ latex].

إن إزاحة الجسم من المستوى المائل هي "h" وهي ارتفاع الجسم من فوق الأرض. ومن ثم فإن العمل الذي يقوم به الكائن

W = MGH

تُبذل القوة الناتجة عن الجاذبية على الجسم لإسقاطه على سطح مستوٍ للأرض مما يؤدي إلى تسارعه إلى أسفل المنحدر.

متى تكون قوة الجاذبية على مستوى مائل قصوى؟

تكون قوة الجاذبية هي نفسها في أي نقطة على المستوى المائل لأن الكتلة والتسارع بسبب الجاذبية يظلان غير متغيرين.

تعمل القوة الناتجة عن الجاذبية أمام الجسم أثناء تسارعه لأسفل المنحدر ، ويكون حجم جاذبية القوة أكبر إذا كان المنحدر أكثر حدة.

القوة التي تمسك الجسم على الأرض هي القوة المؤثرة ضد القوة الطبيعية على الأرض بواسطة الجسم الذي يساوي –mgCosθ ومكون القوة المسؤولة عن تسريع الجسم لأسفل هو الميل mg Sinθ.

هذا يتبع قانون نيوتن الثاني للحركة

F = أماه

ومن ثم ، فإن عجلة الجسم من المنحدر تساوي

أ = F / م

القوة القصوى المؤثرة على الجسم هي mgSinθ ، وبالتالي

ما الذي يؤثر على قوة الجاذبية على مستوى مائل؟

تحدد زاوية المنحدر مع الأرض سرعة الجسم ومقدار القوة التي تدفعه لأسفل.

نظرًا لأن الجسم على مستوى مائل ، فإنه يرتفع فوق مستوى الأرض ليكتسب الطاقة الكامنة وبالتالي ينخفض ​​سحب الجاذبية قليلاً. ولكن بسبب قوى عدم التوازن ، يتسارع الجسم لأسفل.

إذا كانت الزاوية بين اتجاه قوة الجاذبية وينخفض ​​المنحدر ، ثم يدفع الجسم لأسفل نحو الأرض. مركز ثقل الجسم هو المكان الذي يتركز فيه وزن الجسم بالكامل ويميل إلى إبقاء الجسم في وضع الاتزان للراحة.

هل تتغير قوة الجاذبية بالزاوية؟

قوة الجاذبية التي تمارس على الجسم ثابتة وتعمل دائمًا تجاه مركز الأرض.

بالنسبة لجسم ما على مستوى مائل ، تظل قوة الجاذبية على الجسم كما هي ، ولكن فقط مقدار القوة الموازية المؤثرة على الجسم الموجود على المنحدر يزيد مع زيادة الميل.

من الرسم البياني أدناه يمكننا أن نرى أن هناك قوى مختلفة تؤثر على الجسم ولكن اتجاه القوتين في نفس الاتجاه. إذا زادت الزاوية ، يزداد حجم هذه القوى ويسارع الجسم إلى أسفل المنحدر بسرعة عالية.

القوة الموازية التي تدفع الجسم إلى أسفل المنحدر

يتم إنشاء القوة الموازية بسبب القوة المؤثرة على الأرض بسبب القوة العادية والقوة الناتجة عن مركز ثقل الجسم الذي يصنع زاوية φ تعمل بالتوازي مع اتجاه القوة المائلة mgSinθ يدفع الجسم إلى أسفل المنحدر كلما زاد حجم القوة في هذا الاتجاه.

كيف تحسب قوة الجاذبية على منحدر؟

مجموع القوى المؤثرة على الجسم على مستوى مائل هو مجموع قوة الجاذبية والقوة العمودية والقوة الموازية.

دائمًا ما تعمل قوة جاذبية الجسم على منحدر لأسفل ووفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة ، فإن قوة الجاذبية على الجسم تساوي الكتلة مضروبة في التسارع الناتج عن الجاذبية ، أي Fg = mg

الآن ، دعونا نرى كيفية حساب صافي قوة الجاذبية على الجسم على مستوى منحدر خطوة بخطوة: -

زاوية الميل

أول شيء هو إيجاد زاوية ميل المنحدر التي تحدد مقدار القوى وسرعة الجسم.

كتلة الكائن

ثانيًا ، يجب أن تعرف كتلة الجسم. إذا كنت تعرف القوة الطبيعية للجسم ، فيمكنك حساب الكتلة باستخدام الصيغة: - م = F / أ

ابحث عن القوة بسبب الجاذبية

يتم توجيه القوة الناتجة عن الجاذبية دائمًا نحو مركز ثقل الأرض وتساوي mg.

أوجد القوة العمودية

هذه قوة تعمل في اتجاه تسارع الجسم ومسؤولة عن حركة الجسم أسفل المنحدر وتساوي

أوجد القوة الموازية

هذه هي القوة المتولدة نتيجة لتأثير الجاذبية والقوة الناشئة استجابة للقوة العادية ضد منحدر التل وتضيف إلى قوة الدفع على الجسم الذي يجره إلى أسفل المنحدر وتساوي

احسب قوة الاحتكاك

هذه هي القوة التي تعمل ضد سرعة الجسم بمقاومة حركته وتعتمد على معامل احتكاك المنحدر الذي يحدد خشونة الأرض ويُعطى كـ

ويرتبط بالقوة الطبيعية للجسم الذي يعمل على الأرض.

أوجد صافي القوة

القوة المسؤولة عن تسارع الجسم لأسفل المنحدر هي القوة الموازية وقوة الاحتكاك تقاوم تسارع الجسم الذي يعمل في الاتجاه المعاكس. القوة العمودية تساوي القوة العمودية المؤثرة على الجسم.

باستخدام هذا يمكنك إيجاد تسارع الجسم من المستوى المائل باستخدام قانون نيوتن الثاني للحركة.

F = أماه

ومن ثم ، فإن تسارع الجسم من المنحدر المائل هو

أ = واوصاف/m

ما عجلة انزلاق جسم كتلته ٢ كجم لأسفل من مكان مائل بزاوية ميل مقدارها 20 معامل الاحتكاك 0.15؟

معطى: م = 2 كجم

θ = 300

μ = 0.15

القوة بسبب الجاذبية هي

مكون القوة الموازية هو

القوة العمودية

القوة الناتجة عن الاحتكاك هي

وبالتالي ، صافي القوة على الجسم

لذلك فإن تسارع الجسم هو

تسارع الجسم من المستوى المائل هو 7.75m / ث2.

الملخص

تظل قوة الجاذبية على الجسم كما هي حتى على المستوى المائل. القوة المسؤولة عن تسارع الجسم إلى أسفل المنحدر هي القوة الموازية المؤثرة على الجسم بسبب قوة الجاذبية من مركز نقطة كتلته أمامه والقوة العمودية.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات