Encontrar la fuerza de la gravedad a lo largo de un plano inclinado
Puede usar la física para determinar la fuerza de la gravedad sobre un objeto que se mueve a lo largo de un plano inclinado. Puede romper el peso del objeto en componentes que son paralelas a y perpendicular al plano. El componente perpendicular al plano presiona el objeto en la superficie del avión. El componente del peso que actúa a lo largo del plano acelera el objeto hacia abajo del plano. Aquí se encuentra el componente de gravedad que actúa a lo largo del avión cuando la fuerza vertical debida a la gravedad es Fgramo.
Video: Calculo del trabajo en plano inclinado a traves de una fuerza resultante
Para trabajar en los componentes de la peso paralela y perpendicular al plano inclinado (la rampa en la figura), es necesario conocer la relación entre la dirección del peso total y la dirección de la rampa. La forma más sencilla de determinar esto es trabajar en el ángulo entre el peso y una línea perpendicular a la rampa. Este ángulo está etiquetada en la figura con el símbolo para theta, que es igual al ángulo de la rampa.
Hay varias maneras de utilizar la geometría para mostrar que theta es igual al ángulo de la rampa. Por ejemplo, es posible que tenga en cuenta que el ángulo entre el peso y la línea perpendicular a la rampa debe ser complementaria con el ángulo en la parte superior de la rampa, que es
Dos ángulos son complementario si se suman a los 90 grados.
Video: Como calcular el trabajo de la fuerza gravitatoria en plano inclinado
En esta figura, el ángulo de la rampa está dada por el ángulo A B C. El ángulo en la parte superior de la rampa es el complemento de esto porque los ángulos de un triángulo suman 180 grados, por lo que el ángulo
El ángulo BCA debe ser igual al ángulo BDE porque los triángulos EBD y A B C son similares, por lo que se puede decir que el ángulo
Finalmente, el ángulo BCA debe ser complementario al ángulo ACF porque añaden claridad hasta 90 grados (junto con el ángulo correcto FCD, Ellos forman una línea recta), por lo que finalmente tiene su respuesta:
Si utiliza la trigonometría para proyectar el vector de pesos en las líneas perpendiculares y paralelas a la rampa (consulte la primera figura y girarlo 30 grados si al hacerlo ayuda a ver lo que está pasando), se obtiene la expresión para el componente de el peso perpendicular a la rampa como este:
Y el componente del peso que es a lo largo de la rampa es la siguiente:
Porque sabes la fuerza, puede utilizar la segunda ley de Newton para calcular la aceleración a lo largo de la rampa:
Video: FÍSICA Y QUÍMICA 4º E.S.O.:Cómo calcular la fuerza neta en plano inclinado sin rozamiento (2)
En este punto, usted sabe que la aceleración del carro a lo largo de la rampa está dada por
Esta ecuación es válida para cualquier objeto que la gravedad acelera por una rampa, siempre que la fricción no se aplica.