Comprendre les forces
* Gravité (poids): La force de la gravité agit directement sur l'objet. Il a deux composants:
* Force normale (n): La composante de la gravité perpendiculaire à l'inclinaison. Cette force empêche l'objet de couler dans la pente.
* force de gravité parallèle à l'inclinaison (mg sin θ): La composante de la gravité parallèle à l'inclinaison, qui est la force qui tend à attirer l'objet dans la pente.
* Friction (f): La force qui s'oppose au mouvement (ou mouvement potentiel) de l'objet le long de la pente. Il agit parallèle à l'inclinaison, en face de la direction de la composante parallèle de la gravité.
* Friction statique: Empêche l'objet de bouger s'il est au repos.
* Friction cinétique: Agit sur l'objet s'il bouge.
Trouver les forces
1. Dessinez un diagramme corporel libre: Un diagramme corporel gratuit vous aide à visualiser les forces. Dessinez l'objet sur l'inclinaison, puis dessinez des flèches représentant:
* poids (mg): Directement du centre de l'objet.
* Force normale (n): Perpendiculaire à l'inclinaison, pointant loin de la surface.
* force de gravité parallèle à l'inclinaison (mg sin θ): Parallèle à l'inclinaison, pointant la pente.
* Friction (f): Parallèlement à l'inclinaison, pointant la pente (si l'objet se déplace, ou s'il est au repos et sur le point de monter).
2. Résoudre la gravité en composants:
* Force normale (n): N =mg cos θ, où θ est l'angle de la pente.
* force de gravité parallèle à l'inclinaison (mg sin θ): mg sin θ
3. Déterminez la force de frottement:
* Friction statique:
* Friction statique maximale: F_S, max =μ_s * n, où μ_s est le coefficient de frottement statique. Il s'agit de la force maximale de frottement statique peut exercer avant que l'objet ne commence à bouger.
* Friction statique réelle: La force réelle de la friction statique sera égale à la force qui tire l'objet dans la pente (mg sin θ) si l'objet est au repos.
* Friction cinétique: f_k =μ_k * n, où μ_k est le coefficient de frottement cinétique.
Exemple
Disons qu'un bloc avec une masse de 10 kg est sur une pente de 30 °. Les coefficients de frottement sont μ_s =0,4 et μ_k =0,2.
* Force normale: N =mg cos θ =(10 kg) (9,8 m / s²) cos 30 ° ≈ 84,9 n
* force de gravité parallèle à l'inclinaison: mg sin θ =(10 kg) (9,8 m / s²) sin 30 ° ≈ 49 n
Scénario 1:Bloquer au repos
* Friction statique maximale: f_s, max =μ_s * n =(0,4) (84,9 n) ≈ 33,9 n
* Étant donné que le frottement statique maximal (33,9 n) est supérieur à la force tirant le bloc vers le bas (49 N), le bloc reste au repos. La force de frottement statique réelle est de 49 n.
Scénario 2:Bloc se déplaçant vers le bas
* Friction cinétique: f_k =μ_k * n =(0,2) (84,9 n) ≈ 17 n
points clés
* Les angles sont importants: Assurez-vous d'utiliser les angles corrects (θ) dans vos calculs.
* La friction dépend de la surface: Les coefficients de frottement (μ_s et μ_k) dépendent des matériaux en contact.
* La direction compte: Considérez toujours la direction des forces par rapport au mouvement (ou mouvement potentiel) de l'objet.
