Die Berechnung, wie weit ein Objekt nach unten rutschen eine geneigte Fläche

Sie können Physik verwenden, um zu berechnen, wie weit ein Objekt eine geneigte Fläche nach unten rutschen, wie eine Rampe. Zum Beispiel, sagen Sie und Ihre Freunde drängen einen Kühlschrank eine Rampe auf ein sich bewegendes van auf, als plötzlich die kombinierte Kraft gibt, und der Kühlschrank beginnt wieder auf der 3,0-Meter-Rampe abzusinken. Wie Sie mit Bestürzung beobachten, hebt es auf Geschwindigkeit. Ein Auto ist hinter der Rampe geparkt, nur 7,2 Meter entfernt. Wird die verirrten Kühlschrank es zu zerschlagen?

Unter der Annahme, dass die Rampe und der Boden beide die gleiche kinetische Reibungskoeffizienten aufweisen und dass der Kühlschrank aus dem oberen Ende der Rampe zu gleiten beginnt, müssen Sie berechnen, wie weit der Kühlschrank gleiten. Sie ziehen schnell ein Bleistift und Papier und eine Figur zeichnen den Kühlschrank zeigt, wie sie die Rampe 3,0 Meter nach unten gleitet.

Wenn ein Objekt nach unten gleitet, sind die Kräfte, die auf sie wirkenden verschieden von den verwendeten Kräfte zu schieben die Rampe (die Figur zu sehen). Mit dem Kühlschrank, gibt es keine F_push zwingen, es zu schieben die Rampe hinauf. Stattdessen zieht die Komponente des Gewichts des Kühlschranks entlang der Rampe wirkt nach unten den Kühlschrank. Und während der Kühlschrank nach unten gleitet, wendet sich gegen Reibung, die Kraft. Sie müssen auch die wissen, Gleitreibungskoeffizienten,

Für dieses Beispiel ist der Koeffizient der kinetischen Reibung 0,15.

Also, welche Kraft beschleunigt nach unten den Kühlschrank? Das Gewicht entlang der Rampe wirkt,

und die Normalkraft ist

was bedeutet, daß die Kraft der Gleitreibung ist

Die Nettokraft der Kühlschrank die Rampe hinunter zu beschleunigen, F_accenigung, ist die Differenz zwischen der Komponente des Gewichts des Kühlschranks entlang der Rampe und der Reibungskraft entgegen es:

Beachten Sie, dass F subtrahieren_F, die Kraft aufgrund der Reibung, weil diese Kraft wirkt immer die Kraft, wodurch das Objekt zu widersetzen zu bewegen. in den Zahlen Anstecken gibt Ihnen

Die Nettokraft der Kühlschrank die Rampe hinunter ziehen ist 360 Newton. Da der Kühlschrank 100 Kilogramm ist, haben Sie eine Beschleunigung von 360 N / 100 kg = 3,6 m / s², das wirkt sich entlang der gesamten 3,0-Meter-Rampe. Sie können an der Unterseite der Rampe so die Endgeschwindigkeit des Kühlschranks zu berechnen:

in den Zahlen Anstecken, Sie bekommen

Die Endgeschwindigkeit des Kühlschranks, wenn es beginnt, entlang der Straße in Richtung des geparkten Auto unterwegs ist etwa 4,6 Meter pro Sekunde.

Jetzt müssen Sie berechnen, wie weit der Kühlschrank gehen wird. Weil es nun über das Pflaster auf Reisen, müssen Sie aufgrund der Reibung in der Kraft zu berücksichtigen. Gravity beschleunigen wird das Objekt nicht mehr, weil die Straße flach ist. Früher oder später kommt der Kühlschrank zum Stillstand. Aber wie nah wird es zu einem Auto kommen, die in der Straße 7,2 Meter entfernt geparkt? Wie üblich, Ihre erste Berechnung ist die Kraft, die auf das Objekt wirkt. In diesem Fall Abbildung Sie die Größe der Kraft aufgrund von Reibung:

Weil der Kühlschrank entlang einer horizontalen Fläche bewegt, die Normalkraft, F_N, ist einfach das Gewicht des Kühlschranks, mg, was bedeutet, die Kraft der Reibung

in der Daten Anstecken gibt Ihnen

Eine Kraft von 150 Newton wirkt, um die Schiebe Kühlschrank zu stoppen, die die Nachbarschaft jetzt terrorisiert. Wie weit wird es reisen, bevor es zur Ruhe kommt? Wenn Sie das Kühl nehmen horizontal in positive Richtung zu bewegen, dann, da die Kraft in der entgegengesetzten Richtung wirkt, ist seine horizontale Komponente negativ. Durch das zweite Newtonsche Gesetz ist die Beschleunigung auch negativ und ist gegeben durch

Sie können den Abstand durch die Gleichung finden

Der Abstand der Kühlschrank gleitet ist

In diesem Fall sollten Sie die Endgeschwindigkeit, v_f, zu Null, weil Sie wissen müssen, wo der Kühlschrank zu stoppen. Daher bricht diese Gleichung nach unten zu

Puh! Der Kühlschrank gleitet nur 7,1 Meter, und das Auto ist 7,2 Meter entfernt. Mit dem Druck ab, beobachten Sie die Show als Ihre panische Freunde nach dem Kühlschrank sausen, nur um zu sehen, sie zum Stillstand kommen direkt vor das Auto schlagen - genau wie erwartet.