Hellend vlak (mechanica)

Schrijver: Leandro Alegsa

20-04-2021

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

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.

De normaalkracht (N) die door het vlak op het lichaam wordt uitgeoefend ten gevolge van de aantrekkingskracht van de zwaartekracht, nl. mg cos θ
de kracht van de zwaartekracht (mg, verticaal naar beneden werkend) en
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}. $N=mgcos\theta$ .

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

Vragen en antwoorden

V: Wat is een hellend vlak?

A: Een hellend vlak is een eenvoudige machine die ervoor zorgt dat er minder kracht nodig is om een voorwerp te verplaatsen.

V: Wat zijn enkele voorbeelden van hellende vlakken?

A: Voorbeelden van schuine vlakken zijn hellingen, hellende wegen en heuvels, ploegen, beitels, bijlen, schaafijzers en wiggen.

V: Wat is het typische voorbeeld van een hellend vlak?

A: Het typische voorbeeld van een hellend vlak is een hellend oppervlak, zoals een rijweg of brug op een verschillende hoogte.

V: Wat is een andere eenvoudige machine gebaseerd op het hellend vlak?

A: Het mes is een andere eenvoudige machine gebaseerd op het hellend vlak, waarbij twee hellende vlakken die ruggelings tegen elkaar zijn geplaatst ervoor zorgen dat de twee delen van een gesneden voorwerp uit elkaar kunnen bewegen met minder kracht.

V: Hoe zorgt een hellend vlak ervoor dat er minder kracht wordt gebruikt om een voorwerp te verplaatsen?

A: Een hellend vlak vermindert de kracht die nodig is om een voorwerp te verplaatsen omdat het de afstand waarover de kracht wordt uitgeoefend vergroot.

V: Wat zijn enkele alledaagse voorbeelden van schuine vlakken?

A: Enkele alledaagse voorbeelden van hellende vlakken zijn rolstoelhellingen, voetgangershellingen en de hellingen die gebruikt worden bij skateboarden.

V: Hoe zijn hellende vlakken nuttig in het dagelijkse leven?

A: Hellende vlakken zijn nuttig in het dagelijkse leven omdat ze ervoor zorgen dat er minder kracht nodig is om voorwerpen te verplaatsen, waardoor lichamelijke taken gemakkelijker en minder inspannend worden.