Hellend vlak (mechanica)

Een hellend vlak is een eenvoudige machine. Het maakt het mogelijk om minder kracht te gebruiken om een voorwerp te verplaatsen.

Voorbeelden van hellende vlakken zijn hellingen, hellende wegen en heuvels, ploegen, beitels, hakbijlen, timmermansschaven en wiggen. Het typische voorbeeld van een hellend vlak is een hellend oppervlak; bijvoorbeeld een rijweg naar een brug op een andere hoogte.

Een andere eenvoudige machine op basis van het hellend vlak is de kling, waarbij twee tegen elkaar geplaatste hellende vlakken het mogelijk maken de twee delen van het gesneden voorwerp uit elkaar te trekken met minder kracht dan nodig zou zijn om ze in tegengestelde richting uit elkaar te trekken.

Een hellend vlak maakt de toegang tot de bovenverdieping mogelijk
Een hellend vlak maakt de toegang tot de bovenverdieping mogelijk

Berekening van krachten op een voorwerp op een hellend vlak

Om de krachten te berekenen op een voorwerp dat op een hellend vlak is geplaatst, beschouw je de drie krachten die erop werken.

  1. De normaalkracht (N) die door het vlak op het lichaam wordt uitgeoefend ten gevolge van de aantrekkingskracht van de zwaartekracht, nl. mg cos θ
  2. de kracht van de zwaartekracht (mg, verticaal naar beneden werkend) en
  3. de wrijvingskracht (f) die evenwijdig aan het vlak werkt.

We kunnen de zwaartekracht opdelen in twee vectoren, een loodrecht op het vlak en een evenwijdig aan het vlak. Omdat er geen beweging is loodrecht op het vlak, moet de component van de zwaartekracht in deze richting (mg cos θ) gelijk en tegengesteld zijn aan de normaalkracht uitgeoefend door het vlak, N. Daarom is N = m g c o s θ {Displaystyle N=mgcos θ}. {\displaystyle N=mgcos\theta }.

Als de component van de zwaartekracht evenwijdig aan het oppervlak (mg sin θ) groter is dan de statische wrijvingskracht fs - dan zal het lichaam het hellend vlak afglijden met een versnelling (g sin θ - fk/m), waarbij fk de wrijvingskracht is - zo niet, dan zal het stil blijven staan.

Als de hoek van de helling (θ) nul is, is sin θ ook nul, dus zal het lichaam niet bewegen.

Sleutel: N = Normaalkracht die loodrecht op het vlak staatem = Massa van het voorwerpg = Versnelling ten gevolge van de zwaartekrachtθ (theta) = Hellingshoek van het vlak, gemeten ten opzichte van de horizontaal f = wrijvingskracht van het hellend vlak
Sleutel: N = Normaalkracht die loodrecht op het vlak staatem = Massa van het voorwerpg = Versnelling ten gevolge van de zwaartekrachtθ (theta) = Hellingshoek van het vlak, gemeten ten opzichte van de horizontaal f = wrijvingskracht van het hellend vlak


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3