Het effect van een hellingshoek op een speelgoed auto

April 11



Kinderen soms graag speelgoed auto racen naar beneden hellingen om te zien welke auto sneller zal bewegen. Auto's bewegen sneller naar beneden hellingen dan wanneer ze worden geduwd over een level playing oppervlak zoals een vloer. Dit komt omdat een helling is een voorbeeld van een hellend vlak, waarbij ongebalanceerde krachten op de wagen trekt snel naar de bodem van het vliegtuig. Hoe groter de hellingshoek, hoe sneller de wagen gaan. Om te begrijpen waarom dit gebeurt, moet je de basis van hoe beweging werkt begrijpen.

Drie Wetten van Motie

Een kind dat met een speelgoedauto illustreert Newton drie wetten van de beweging. Deze drie fundamentele wetten in het spel komen of het kind duwt de auto over de vloer of schuiven een oprit. De fundamentele wetten van de beweging zijn: 1) Een voorwerp in rust blijft in rust, tenzij er een directe kracht wordt uitgeoefend op het. 2) Kracht is gelijk aan massa maal versnelling. Hoe groter de benodigde versnelling, hoe groter de benodigde kracht handelen. 3) Elke actie heeft een gelijke en tegenovergestelde reactie. Wanneer een kind duwt een speelgoedauto, duwt zijn lichaam weer in tegengestelde richting.

Niveau Oppervlakken

Het is gemakkelijk te zien hoe deze wetten van toepassing wanneer een kind duwt een auto over een vlak oppervlak zoals een vloer. De auto is in eerste instantie in rust totdat het kind oefent kracht uit op het door duwen. Lichaam van het kind heeft de neiging om iets terug te gaan als haar hand duwt vooruit op de auto. De auto versnelt dan als het beweegt over de vloer. Hoeveel het versnelt hangt af van hoe hard het kind duwde hem. Zodra het begint te bewegen, andere krachten, zoals wrijving, handelen om het te vertragen totdat het stopt helemaal.

Hellende vlakken

Een hellingbaan is niet een vlakke ondergrond, zoals een vloer. In plaats daarvan is een voorbeeld van een hellend vlak, een oppervlak dat is gekanteld. Voorwerpen geplaatst op hellende vlakken hebben de neiging om te glijden of naar beneden rollen hen, omdat de krachten die op het voorwerp zijn onevenwichtig. Om dezelfde reden, voorwerpen sneller bewegen langs een hellend vlak vastgesteld op een grotere hoek.

Onevenwichtige Forces

Wanneer een speelgoedauto op een helling wordt geplaatst, zijn er twee componenten van de zwaartekracht trekken aan de auto. Daarnaast is er een kracht loodrecht op het vlak van de helling duwen de bodem van de auto op. Ten eerste, de zwaartekracht trekt de speelgoedauto beneden, loodrecht op de helling. Deze kracht stopt drijven in de lucht in rust. Een andere component van de zwaartekracht de wagen evenwijdig aan de helling naar de bodem van de helling. Als dit waren de enige twee krachten die op de auto, zou de oprit doorzakken als gevolg van de neerwaartse kracht van de zwaartekracht, en als de auto verplaatst, zou de helling verder en verder naar beneden worden getrokken totdat het brak. Er is echter een derde kracht die op de wagen, genaamd de normaalkracht. De normaalkracht uitgeoefend op een voorwerp door het werkvlak op. Het is altijd loodrecht op het oppervlak. Op een hellend vlak, de normale kracht tegenwerkt de component van de zwaartekracht trekt de auto naar beneden loodrecht op de helling.

Acceleratie

Wegrijdt zoals het komt de helling door het effect van de parallelle component van de zwaartekracht op de wagen. Deze kracht trekt het naar beneden naar de onderkant van de helling. Op Aarde, voorwerpen in vrije val normaal te versnellen met een snelheid van ongeveer 9,4 m / s ^ 2. Hoe groter de hoek van de helling, hoe sterker de parallelle zwaartekracht, en hoe sneller de auto versnellen. Andere krachten, zoals wrijving kan optreden om de auto vertragen. Dit is de reden waarom auto's sneller naar beneden een gewaxte oprit zal versnellen.