ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Dynamikaklasa 1 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/1/fizyka/rownia-pochyla-i-zadania-z-tarciem/

Fizyka · Dynamika · kl. 1 · zakres rozszerzony

Równia pochyła i zadania z tarciem

Klocek na równi, narty na stoku, auto na pochyłej ulicy – wystarczy rozłożyć ciężar na dwie składowe, a reszta to zwykła II zasada dynamiki.

ok. 4 min czytania10 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Rozkład ciężaru na równi

  • Oznaczenia: m – masa [kg]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; α – kąt nachylenia równi; F∥, F⊥ – składowe ciężaru wzdłuż równi i prostopadła do niej [N]; N – reakcja równi [N]; T – tarcie [N]; μs, μk – współczynniki tarcia statycznego i kinetycznego (bez jednostki).
Zapamiętaj

F∥ = m · g · sin α (zsuwa ciało), F⊥ = m · g · cos α (dociska). Reakcja równoważy F⊥, więc N = m · g · cos α < m · g.

αFgF∥F⊥NT
Ciężar rozkładamy na składową zsuwającą i dociskającą
Zapamiętaj

Bez tarcia: a = g · sin α. Z tarciem kinetycznym: a = g · (sin α − μk · cos α). Masa się skraca, więc a od niej nie zależy.

2Kiedy ciało zacznie się zsuwać

Zapamiętaj

Ciało spoczywa, dopóki tg α ≤ μs, a rusza, gdy tg α > μs. Stąd μs = tg αgr, gdzie αgr to kąt graniczny.

  • Metoda doświadczalna: powoli podnosisz deskę i mierzysz kąt, przy którym klocek rusza. Gdy klocek zsuwa się jednostajnie, μk = tg α.
  • Hamowanie z zablokowanymi kołami na poziomej drodze: a = μk · g. Dla μk = 0,8, g = 10 m/s² i v = 20 m/s: a = 8 m/s², a droga hamowania s = v2 przez 2a = 25 m.
Sprawdź, czy rozumiesz

Klocek o masie 2 kg leży na równi o kącie 30° (g = 10 m/s²). Ile wynosi składowa ciężaru wzdłuż równi?

3Przykład 1: klocek na równi

  • Dane: m = 2 kg, α = 30°, μs = 0,3, μk = 0,2, g = 10 m/s².
  • Wzory: F∥ = m · g · sin α, N = m · g · cos α, T = μk · N, a = F∥ − T przez m.
  • Obliczenia: F∥ = 20 N · 0,5 = 10 N; N = 20 N · 0,866 ≈ 17,3 N; T = 0,2 · 17,3 N ≈ 3,5 N; a = 10 N − 3,5 N przez 2 kg ≈ 3,3 m/s².
  • Odpowiedź: klocek zsuwa się z przyspieszeniem ok. 3,3 m/s² (rusza, bo tg 30° ≈ 0,58 > μs = 0,3).

4Przykład 2: ciągnięcie pod kątem

  • Dane: m = 5 kg, F = 20 N pod kątem 30° do poziomu, μk = 0,2, g = 10 m/s².
  • Wzory: Fx = F · cos α, Fy = F · sin α, N = m · g − Fy, T = μk · N, a = Fx − T przez m.
  • Obliczenia: Fx ≈ 17,3 N; Fy = 10 N; N = 50 N − 10 N = 40 N; T = 8 N; a = 17,3 N − 8 N przez 5 kg ≈ 1,9 m/s².
  • Odpowiedź: a ≈ 1,9 m/s². Pionowa składowa siły zmniejsza nacisk, a więc i tarcie.
Uwaga na błąd

Przyjmowanie N = m · g na równi albo przy ciągnięciu pod kątem. Nacisk zawsze wyznaczaj z równowagi sił prostopadłych do powierzchni.

Sprawdź, czy rozumiesz

Klocek ciągniesz po stole siłą 20 N skierowaną 30° nad poziomem. Czemu nacisk jest mniejszy niż m · g?

✎Ściąga: Równia pochyła i zadania z tarciem

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • F∥ = m · g · sin α (zsuwa ciało), F⊥ = m · g · cos α (dociska). Reakcja równoważy F⊥, więc N = m · g · cos α < m · g.
  • Bez tarcia: a = g · sin α. Z tarciem kinetycznym: a = g · (sin α − μk · cos α). Masa się skraca, więc a od niej nie zależy.
  • Ciało spoczywa, dopóki tg α ≤ μs, a rusza, gdy tg α > μs. Stąd μs = tg αgr, gdzie αgr to kąt graniczny.
  • Oznaczenia: m – masa [kg]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; α – kąt nachylenia równi; F∥, F⊥ – składowe ciężaru wzdłuż równi i prostopadła do niej [N]; N – reakcja równi [N]; T – tarcie [N]; μs, μk – współczynniki tarcia statycznego i kinetycznego (bez jednostki).

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Klocek o masie 2 kg leży na równi o kącie 30° (g = 10 m/s²). Ile wynosi składowa ciężaru wzdłuż równi?

    1. A5 N
    2. B17,3 N
    3. C10 N
    4. D20 N
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 10 N – F∥ = m · g · sin 30° = 20 N · 0,5 = 10 N; 17,3 N to składowa prostopadła.

  2. Z jakim przyspieszeniem zsuwa się klocek z równi o kącie 30° bez tarcia (g = 10 m/s²)?

    1. A3,3 m/s²
    2. B10 m/s²
    3. C5 m/s²
    4. D8,7 m/s²
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 5 m/s² – a = g · sin α = 10 m/s² · 0,5 = 5 m/s²; 8,7 m/s² to g · cos α.

  3. Od czego nie zależy przyspieszenie klocka na równi?

    1. Aod współczynnika tarcia
    2. Bod kąta nachylenia równi
    3. Cod masy klocka
    4. Dod przyspieszenia ziemskiego
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: od masy klocka – We wzorze a = g · (sin α − μk · cos α) masa się skraca.

  4. Klocek zaczął się zsuwać przy kącie granicznym 30°. Ile wynosi μs?

    1. Acos 30° ≈ 0,87
    2. Bsin 30° = 0,5
    3. C30
    4. Dtg 30° ≈ 0,58
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: tg 30° ≈ 0,58 – Na granicy ruszenia m · g · sin α = μs · m · g · cos α, więc μs = tg αgr.

  5. Ile wynosi nacisk klocka o masie m na równię o kącie α (bez innych sił)?

    1. Am · g · tg α
    2. Bm · g · sin α
    3. Cm · g
    4. Dm · g · cos α
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: m · g · cos α – Reakcja równi równoważy składową prostopadłą ciężaru.

  6. Klocek m = 2 kg zsuwa się z równi o kącie 30°; μk = 0,2, g = 10 m/s². Ile wynosi a?

    1. A5 m/s²
    2. Bok. 6,7 m/s²
    3. Cok. 3,3 m/s²
    4. Dok. 1,7 m/s²
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: ok. 3,3 m/s² – a = 10 m/s² · (0,5 − 0,2 · 0,866) ≈ 3,3 m/s²; 5 m/s² pomija tarcie, a 6,7 m/s² dodaje je zamiast odjąć.

  7. Klocek ciągniesz po stole siłą 20 N skierowaną 30° nad poziomem. Czemu nacisk jest mniejszy niż m · g?

    1. APionowa składowa siły ciągnącej częściowo unosi klocek
    2. BSiła pozioma zmniejsza masę klocka
    3. CNacisk zawsze wynosi wtedy zero
    4. DTarcie zmniejsza ciężar klocka
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Pionowa składowa siły ciągnącej częściowo unosi klocek – N = m · g − F · sin α, bo składowa pionowa siły działa w górę.

  8. Auto hamuje z zablokowanymi kołami na poziomej drodze; μk = 0,8, g = 10 m/s². Jakie ma opóźnienie?

    1. A0,8 m/s²
    2. B10 m/s²
    3. C12,5 m/s²
    4. D8 m/s²
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 8 m/s² – Tarcie μk · m · g jest jedyną siłą poziomą, więc a = μk · g = 8 m/s².

Cały dział „Dynamika”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 1

Badania w fizycePomiary i niepewność pomiarowaNiepewności pomiarowe i dopasowanie prostejWielkości wektorowe i skalarneAnaliza danych i wykresyNarzędzia matematyczne w fizyceRachunek wektorowy i trygonometriaPodstawowe pojęcia kinematykiPrędkośćRównanie ruchu i ruch względnyPrzyspieszenieRuch jednostajny prostoliniowyRuch prostoliniowy zmiennyRuch zmienny – wykresy a(t), zadania i przyspieszenie w ruchu krzywoliniowymRuch po okręguPrędkość kątowa i ruch po okręgu ze zmienną prędkościąRzut poziomy i rzut ukośnyDoświadczenia z kinematykiSiła i jej cechyRodzaje siłUkłady nieinercjalne i siły bezwładnościZasady dynamiki NewtonaTarcieSiła dośrodkowaDynamika ruchu po okręguDoświadczenia z dynamikiPraca mechanicznaMocEnergia mechaniczna i jej zasada zachowaniaPraca siły zmiennej, twierdzenie o pracy i energiiMoc w ruchu i sprawność urządzeńPęd, zasada zachowania pędu i zderzeniaDoświadczenia: praca, moc, energiaCiśnienieSiła wyporu i prawo ArchimedesaCiśnienie całkowite, naczynia połączone i pływanie ciałDoświadczenia z hydrostatykiPrawo powszechnego ciążeniaPrzyspieszenie grawitacyjne i prawa KepleraUkład Słoneczny, Galaktyka i WszechświatPrędkości kosmiczne i ruch satelitówSatelity, nieważkość i przeciążenieBryła sztywna i moment siłyMoment bezwładności i dynamika ruchu obrotowegoEnergia kinetyczna ruchu obrotowegoPlanowanie doświadczeńPrzeprowadzanie pomiarówAnaliza wynikówWybrane doświadczenia w klasie 1Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego wahadłem