تتحدث هذه المقالة عن كيفية حل المشكلات المتعلقة بالتحرك على مستوى مائل. تم النظر في حل مفصل لمشكلة حركة الأجسام المزدوجة على مستوى مائل من امتحان الدولة الموحدة في الفيزياء.

حل مشكلة الحركة على مستوى مائل

قبل الانتقال مباشرة إلى حل المشكلة، كمدرس للرياضيات والفيزياء، أوصي بتحليل حالتها بعناية. عليك أن تبدأ بتصوير القوى التي تعمل على الأجسام المتصلة:

هنا قوى شد الخيط المؤثرة على الجسمين الأيسر والأيمن، على التوالي، هي قوة رد الفعل الداعمة المؤثرة على الجسم الأيسر، وهي قوى الجاذبية المؤثرة على الجسمين الأيسر والأيمن، على التوالي. كل شيء واضح بشأن اتجاه هذه القوى. يتم توجيه قوة الشد على طول الخيط، وتكون قوة الجاذبية عموديًا إلى الأسفل، وتكون قوة رد الفعل الداعمة متعامدة مع المستوى المائل.

لكن يجب التعامل مع اتجاه قوة الاحتكاك بشكل منفصل. لذلك، يظهر في الشكل كخط منقط وموقّع بعلامة استفهام. من الواضح بشكل حدسي أنه إذا كان الحمل الأيمن "يفوق" الحمل الأيسر، فسيتم توجيه قوة الاحتكاك عكس المتجه. على العكس من ذلك، إذا كان الحمل الأيسر "يفوق" الحمل الأيمن، فسيتم توجيه قوة الاحتكاك مع المتجه.

يتم سحب الوزن المناسب للأسفل بالقوة N. هنا أخذنا تسارع الجاذبية m/s 2 . يتم أيضًا سحب الحمل الأيسر إلى الأسفل عن طريق الجاذبية، ولكن ليس كله، ولكن فقط "جزء" منه، نظرًا لأن الحمل يقع على مستوى مائل. هذا "الجزء" يساوي إسقاط الجاذبية على مستوى مائل، أي ساق في المثلث القائم الزاوية الموضح في الشكل، أي يساوي N.

وهذا يعني أن الحمل الصحيح لا يزال "يتفوق". وبالتالي يتم توجيه قوة الاحتكاك كما هو موضح في الشكل (قمنا برسمها من مركز كتلة الجسم، وهذا ممكن في حالة إمكانية تمثيل الجسم بنقطة مادية):

والسؤال المهم الثاني الذي يجب الإجابة عليه هو ما إذا كان هذا النظام المزدوج سيتحرك على الإطلاق؟ ماذا لو تبين أن قوة الاحتكاك بين الحمل الأيسر والمستوى المائل ستكون كبيرة جدًا بحيث لن تسمح له بالتحرك؟

سيكون هذا الموقف ممكنًا في حالة تحديد قوة الاحتكاك القصوى، والتي يتم تحديد معاملها بواسطة الصيغة (هنا - معامل الاحتكاك بين الحمل والمستوى المائل - قوة رد الفعل الداعمة المؤثرة على الحمل من المستوى المائل ) ، تبين أنها أكبر من القوة التي تحاول تحريك النظام. أي أن تلك القوة "المتفوقة" للغاية والتي تساوي N.

معامل قوة رد الفعل الداعمة يساوي طول الساق في المثلث وفقًا لقانون نيوتن الثالث (بنفس مقدار القوة التي يضغط بها الحمل على المستوى المائل، وبنفس مقدار القوة يؤثر المستوى المائل على المستوى المائل). حمولة). أي أن قوة رد الفعل الداعمة تساوي N. إذن القيمة القصوى لقوة الاحتكاك هي N، وهي أقل من قيمة "قوة الوزن الزائد".

ونتيجة لذلك، فإن النظام سوف يتحرك، ويتحرك مع التسارع. ولنرسم في الشكل هذه التسارعات ومحاور الإحداثيات التي سنحتاجها لاحقا عند حل المسألة:

والآن، وبعد التحليل الشامل لظروف المشكلة، أصبحنا مستعدين للبدء في حلها.

دعونا نكتب قانون نيوتن الثاني للجسم الأيسر:

وفي الإسقاط على محاور نظام الإحداثيات نحصل على:

هنا يتم أخذ الإسقاطات بعلامة ناقص، حيث يتم توجيه متجهاتها عكس اتجاه محور الإحداثيات المقابل. يتم أخذ الإسقاطات التي تتم محاذاة ناقلاتها مع محور الإحداثيات المقابل بعلامة زائد.

مرة أخرى سنشرح بالتفصيل كيفية العثور على الإسقاطات و . للقيام بذلك، فكر في المثلث القائم الموضح في الشكل. في هذا المثلث و . ومن المعروف أيضًا أنه في هذا المثلث القائم الزاوية . ثم و.

يقع متجه التسارع بالكامل على المحور، وبالتالي . كما ذكرنا أعلاه، بحكم التعريف، فإن معامل قوة الاحتكاك يساوي منتج معامل الاحتكاك ومعامل قوة رد الفعل الداعمة. لذلك، . ثم يأخذ نظام المعادلات الأصلي الشكل:

دعونا الآن نكتب قانون نيوتن الثاني للجسم الصحيح:

في الإسقاط على المحور نحصل عليه.

كما هو الحال مع الرافعة، تعمل المستويات المائلة على تقليل القوة المطلوبة لرفع الأجسام. على سبيل المثال، من الصعب جدًا رفع كتلة خرسانية تزن 45 كجم بيديك، ولكن من الممكن تمامًا سحبها إلى أعلى مستوى مائل. يتحلل وزن الجسم الموضوع على مستوى مائل إلى عنصرين، أحدهما موازي والآخر عمودي على سطحه. لتحريك كتلة إلى أعلى مستوى مائل، يجب على الشخص التغلب فقط على المكون الموازي، الذي يزداد حجمه مع زيادة زاوية ميل المستوى.

الطائرات المائلة متنوعة للغاية في التصميم. على سبيل المثال، يتكون المسمار من مستوى مائل (خيط) يلتف حول الجزء الأسطواني منه. عندما يتم ربط المسمار في جزء ما، يخترق خيطه جسم الجزء، ويشكل اتصالاً قويًا جدًا بسبب الاحتكاك العالي بين الجزء والخيوط. تعمل الملزمة على تحويل حركة الرافعة والحركة الدورانية للمسمار إلى قوة ضغط خطية. الرافعة المستخدمة لرفع الأحمال الثقيلة تعمل على نفس المبدأ.

القوى المؤثرة على مستوى مائل

بالنسبة للجسم الموجود على مستوى مائل، تؤثر قوة الجاذبية بشكل موازي ومتعامد على سطحه. لتحريك جسم إلى أعلى مستوى مائل، يلزم وجود قوة مساوية في المقدار لمركبة الجاذبية الموازية لسطح المستوى.

الطائرات المائلة والمسامير

يمكن تتبع العلاقة بين المسمار والمستوى المائل بسهولة إذا قمت بلف قطعة من الورق بشكل قطري حول الأسطوانة. اللولب الناتج مطابق في موقعه لخيط المسمار.

القوى المؤثرة على المروحة

عندما يتم تدوير المسمار، فإن خيطه يخلق قوة كبيرة جدًا مطبقة على مادة الجزء الذي تم تثبيته فيه. تعمل هذه القوة على سحب المروحة إلى الأمام إذا تم تدويرها في اتجاه عقارب الساعة وإلى الخلف إذا تم تدويرها عكس اتجاه عقارب الساعة.

برغي رفع الأثقال

تولد البراغي الدوارة للرافعات قوة هائلة، مما يسمح لها برفع أشياء ثقيلة مثل السيارات أو الشاحنات. من خلال تدوير المسمار المركزي برافعة، يتم سحب طرفي الرافعة معًا، مما ينتج عنه الرفع اللازم.

طائرات مائلة للتقسيم

يتكون الإسفين من طائرتين مائلتين متصلتين بقاعدتيهما. عند دق إسفين في شجرة، فإن المستويات المائلة تطور قوى جانبية كافية لتقسيم أقوى الخشب.

القوة والعمل

على الرغم من أن المستوى المائل قد يجعل المهمة أسهل، إلا أنه لا يقلل من حجم العمل المطلوب لإكمالها. يتطلب رفع كتلة خرسانية تزن 45 كجم (عرض) 9 أمتار عموديًا لأعلى (الصورة البعيدة على اليمين) 45 × 9 كجم من الشغل، وهو ما يتوافق مع حاصل ضرب وزن الكتلة وكمية الحركة. عندما تكون الكتلة على مستوى مائل بزاوية 44.5°، تقل القوة (F) المطلوبة لسحب الكتلة إلى 70 بالمائة من وزنها. على الرغم من أن هذا يجعل من السهل تحريك الكتلة، الآن، من أجل رفع الكتلة إلى ارتفاع 9 أمتار، يجب سحبها على طول مستوى 13 مترًا. بمعنى آخر، الزيادة في القوة تساوي ارتفاع المصعد (9 أمتار) مقسومًا على طول الحركة على طول المستوى المائل (13 مترًا).

تقع كتلة مقدارها 26 كجم على مستوى مائل طوله 13 مترًا وارتفاعه 5 أمتار. معامل الاحتكاك هو 0.5. ما القوة التي يجب تطبيقها على الحمل على طول المستوى من أجل سحب الحمل؟ لسرقة الحمل
حل

ما القوة التي يجب تطبيقها لرفع عربة تزن 600 كجم على طول جسر علوي بزاوية ميل 20 درجة، إذا كان معامل مقاومة الحركة 0.05؟
حل

أثناء العمل المختبري، تم الحصول على البيانات التالية: طول المستوى المائل 1 م، والارتفاع 20 سم، وكتلة القالب الخشبي 200 جم، وقوة الجر عندما يتحرك القالب لأعلى هي 1 نيوتن. أوجد معامل الاحتكاك
حل

وُضعت كتلة كتلتها 2 كجم على مستوى مائل طوله 50 سم وارتفاعه 10 سم. باستخدام مقياس ديناميكي موجود بالتوازي مع المستوى، تم سحب الكتلة أولاً إلى أعلى المستوى المائل ثم سحبها لأسفل. أوجد الفرق في قراءات الدينامومتر
حل

لتثبيت العربة على مستوى مائل بزاوية ميل α، من الضروري تطبيق قوة F1 موجهة لأعلى على طول المستوى المائل، ولرفعها لأعلى، من الضروري تطبيق قوة F2. العثور على معامل السحب
حل

يقع المستوى المائل بزاوية α = 30° إلى الأفقي. في أي قيم لمعامل الاحتكاك μ يكون سحب الحمولة على طولها أكثر صعوبة من رفعها عموديًا؟
حل

توجد كتلة 50 كجم على مستوى مائل طوله 5 أمتار وارتفاعه 3 أمتار. ما القوة الموجهة على طول المستوى التي يجب تطبيقها لتحمل هذا الحمل؟ سحب ما يصل بالتساوي؟ سحب بتسارع 1 م/ث2 ؟ معامل الاحتكاك 0.2
حل

تتحرك سيارة وزنها 4 أطنان صعودًا بتسارع قدره 0.2 م/ث2. أوجد قوة الجر إذا كان الميل 0.02 ومعامل السحب 0.04
حل

يتحرك قطار كتلته 3000 طن على منحدر مقداره 0.003. معامل مقاومة الحركة 0.008. ما التسارع الذي يتحرك به القطار إذا كانت قوة جر القاطرة هي: أ) 300 كيلو نيوتن؛ ب) 150 كيلو نيوتن؛ ج) 90 كيلو نيوتن
حل

بدأت دراجة نارية وزنها 300 كجم في التحرك من السكون على مقطع أفقي من الطريق. ثم انحدر الطريق إلى 0.02. ما السرعة التي اكتسبتها الدراجة النارية بعد مرور 10 ثوانٍ من بدء حركتها، إذا غطت جزءًا أفقيًا من الطريق إلى النصف هذه المرة؟ قوة الجر ومعامل مقاومة الحركة ثابتان طوال المسار ويساويان على التوالي 180 نيوتن و0.04
حل

وُضعت كتلة كتلتها 2 كجم على مستوى مائل بزاوية ميل مقدارها 30 درجة. ما هي القوة الموجهة أفقيًا (الشكل 39) التي يجب تطبيقها على الكتلة بحيث تتحرك بشكل موحد على طول المستوى المائل؟ معامل الاحتكاك بين الجسم والمستوى المائل هو 0.3
حل

ضع جسمًا صغيرًا (شريط مطاطي، عملة معدنية، إلخ) على المسطرة. ارفع نهاية المسطرة تدريجيًا حتى يبدأ الجسم في الانزلاق. قم بقياس الارتفاع h والقاعدة b للمستوى المائل الناتج واحسب معامل الاحتكاك
حل

بأي تسارع تنزلق كتلة على طول مستوى مائل بزاوية ميل α = 30° مع معامل احتكاك μ = 0.2
حل

في اللحظة التي بدأ فيها الجسم الأول السقوط الحر من ارتفاع معين h، بدأ الجسم الثاني في الانزلاق دون احتكاك من مستوى مائل له نفس الارتفاع h والطول l = nh. قارن بين السرعات النهائية للأجسام عند قاعدة المستوى المائل وزمن حركتها.

تعد الديناميكيات والحركيات فرعين مهمين من فروع الفيزياء التي تدرس قوانين حركة الأجسام في الفضاء. يتناول الأول القوى المؤثرة على الجسم، بينما يتناول الثاني خصائص العملية الديناميكية بشكل مباشر، دون الخوض في أسباب أسبابها. ويجب استخدام المعرفة بهذه الفروع من الفيزياء لحل المسائل المتعلقة بالحركة على مستوى مائل بنجاح. دعونا نلقي نظرة على هذه المسألة في المقال.

الصيغة الأساسية للديناميكيات

بالطبع نحن نتحدث عن القانون الثاني الذي افترضه إسحاق نيوتن في القرن السابع عشر أثناء دراسته للحركة الميكانيكية للأجسام الصلبة. لنكتبها بالشكل الرياضي:

يؤدي تأثير القوة الخارجية F¯ إلى ظهور تسارع خطي a¯ في جسم كتلته m. يتم توجيه كلا الكميتين المتجهتين (F¯ وa¯) في نفس الاتجاه. القوة في الصيغة هي نتيجة عمل جميع القوى الموجودة في النظام على الجسم.

في حالة الحركة الدورانية، يُكتب قانون نيوتن الثاني على النحو التالي:

هنا M وI هما القصور الذاتي، على التوالي، α هو التسارع الزاوي.

الصيغ الحركية

يتطلب حل المشكلات التي تتضمن الحركة على مستوى مائل معرفة ليس فقط الصيغة الرئيسية للديناميكيات، ولكن أيضًا التعبيرات المقابلة لعلم الحركة. إنهم يربطون التسارع والسرعة والمسافة المقطوعة بالمساواة. بالنسبة للحركة المستقيمة المتسارعة بشكل منتظم (المتباطئة بشكل منتظم)، يتم استخدام الصيغ التالية:

S = ت 0 *ر ± أ*ر 2 /2

هنا v 0 هي قيمة السرعة الابتدائية للجسم، S هو المسار الذي تم قطعه على طول مسار مستقيم خلال الزمن t. يجب إضافة علامة "+" إذا زادت سرعة الجسم بمرور الوقت. بخلاف ذلك (الحركة البطيئة بشكل منتظم)، يجب استخدام علامة "-" في الصيغ. هذه نقطة مهمة.

إذا تمت الحركة على مسار دائري (الدوران حول محور)، فيجب استخدام الصيغ التالية:

ω = ω 0 ± α*t;

θ = ω 0 *t ± α*t 2 /2

هنا α وω هما السرعة، على التوالي، θ هي زاوية دوران الجسم الدوار خلال الزمن t.

ترتبط الخصائص الخطية والزاوية ببعضها البعض بواسطة الصيغ:

حيث r هو نصف قطر الدوران

الحركة على مستوى مائل: القوى

تُفهم هذه الحركة على أنها حركة جسم على سطح مستوٍ يميل بزاوية معينة إلى الأفق. تشمل الأمثلة كتلة تنزلق على لوح أو أسطوانة تتدحرج على لوح معدني مائل.

لتحديد خصائص نوع الحركة قيد النظر، من الضروري أولا العثور على جميع القوى التي تعمل على الجسم (الشريط، الاسطوانة). قد تكون مختلفة. بشكل عام، يمكن أن تكون هذه القوى التالية:

• ثقل؛
• ردود الفعل الداعمة؛
• و/أو الانزلاق؛
• توتر الخيط
• قوة الجر الخارجية.

الثلاثة الأوائل منهم موجودون دائمًا. يعتمد وجود الأخيرين على النظام المحدد للأجسام المادية.

لحل المسائل المتعلقة بالحركة على طول مستوى مائل، من الضروري معرفة ليس فقط مقادير القوى، ولكن أيضًا اتجاهات عملها. إذا سقط جسم على مستوى، فإن قوة الاحتكاك تكون غير معروفة. ومع ذلك، يتم تحديده من خلال نظام معادلات الحركة المقابل.

طريقة الحل

يبدأ حل المشكلات من هذا النوع بتحديد القوى واتجاهات عملها. للقيام بذلك، يتم النظر أولا في قوة الجاذبية. يجب أن تتحلل إلى متجهين مكونين. يجب أن يتم توجيه أحدهما على طول سطح المستوى المائل، والثاني يجب أن يكون متعامدًا عليه. المكون الأول للجاذبية، في حالة تحرك الجسم للأسفل، يوفر تسارعه الخطي. يحدث هذا على أي حال. والثاني يساوي كل هذه المؤشرات يمكن أن يكون لها معايير مختلفة.

إن قوة الاحتكاك عند التحرك على مستوى مائل تكون دائمًا موجهة ضد حركة الجسم. عندما يتعلق الأمر بالانزلاق، فالحسابات بسيطة للغاية. للقيام بذلك، استخدم الصيغة:

حيث N هو رد فعل الدعم، μ هو معامل الاحتكاك، الذي ليس له بعد.

إذا كانت هذه القوى الثلاث فقط موجودة في النظام، فإن محصلتها على طول المستوى المائل ستكون مساوية:

F = m*g*sin(φ) - μ*m*g*cos(φ) = m*g*(sin(φ) - μ*cos(φ)) = m*a

حيث φ هي زاوية ميل المستوى نحو الأفق.

بمعرفة القوة F، يمكننا استخدام قانون نيوتن لتحديد التسارع الخطي أ. ويستخدم الأخير بدوره لتحديد سرعة الحركة على مستوى مائل بعد فترة زمنية معلومة والمسافة التي يقطعها الجسم. إذا نظرت إليها، يمكنك أن تفهم أن كل شيء ليس معقدا للغاية.

في حالة تدحرج جسم على مستوى مائل دون انزلاق، فإن القوة الكلية F ستكون مساوية:

F = م*ز*الخطيئة(φ) - F ص = م*أ

حيث F r - غير معروف. عندما يتدحرج الجسم، فإن قوة الجاذبية لا تخلق لحظة، لأنها تؤثر على محور الدوران. بدوره، F r يخلق اللحظة التالية:

بالنظر إلى أن لدينا معادلتين ومجهولين (α وa مرتبطان ببعضهما البعض)، يمكننا بسهولة حل هذا النظام، وبالتالي المشكلة.

الآن دعونا نلقي نظرة على كيفية استخدام التقنية الموضحة لحل مشكلات محددة.

مشكلة تنطوي على حركة كتلة على مستوى مائل

الكتلة الخشبية موجودة في أعلى المستوى المائل. ومن المعروف أن طوله متر واحد ويقع بزاوية 45 درجة. من الضروري حساب المدة التي ستستغرقها الكتلة للنزول على طول هذا المستوى نتيجة للانزلاق. خذ معامل الاحتكاك يساوي 0.4.

نكتب قانون نيوتن لنظام فيزيائي معين ونحسب قيمة التسارع الخطي:

m*g*(sin(φ) - μ*cos(φ)) = m*a =>

أ = ز*(الخطيئة(φ) - μ*كوس(φ)) ≈ 4.162 م/ث 2

وبما أننا نعرف المسافة التي يجب أن تقطعها الكتلة، فيمكننا كتابة الصيغة التالية للمسار أثناء الحركة المتسارعة بشكل منتظم دون سرعة ابتدائية:

أين يجب أن نعبر عن الوقت ونستبدل القيم المعروفة:

ر = √(2*S/a) = √(2*1/4.162) ≈ 0.7 ث

وبالتالي، فإن الوقت الذي يستغرقه التحرك على طول المستوى المائل للكتلة سيكون أقل من ثانية. لاحظ أن النتيجة التي تم الحصول عليها لا تعتمد على وزن الجسم.

مشكلة مع اسطوانة تتدحرج إلى أسفل الطائرة

وُضعت أسطوانة نصف قطرها 20 سم وكتلتها 1 كجم على مستوى يميل بزاوية 30 درجة. يجب أن تحسب سرعته الخطية القصوى التي سيكتسبها عند سقوط طائرة إذا كان طولها 1.5 متر.

لنكتب المعادلات المقابلة:

m*g*sin(φ) - F r = m*a;

F r *r = I*α = I*a/r

يتم حساب لحظة القصور الذاتي للأسطوانة بواسطة الصيغة:

لنعوض بهذه القيمة في الصيغة الثانية ونعبر عن قوة الاحتكاك F r منها ونستبدلها بالتعبير الناتج في المعادلة الأولى، لدينا:

F r *r = 1/2*m*r 2 *a/r = >

م*ز*الخطيئة(φ) - 1/2*م*أ = م*أ =>

أ = 2/3*ز*الخطيئة(φ)

لقد وجدنا أن التسارع الخطي لا يعتمد على نصف قطر الجسم وكتلته عندما يتدحرج عن المستوى.

وبعلم أن طول الطائرة 1.5 متر نجد زمن حركة الجسم:

عندها ستكون السرعة القصوى للحركة على طول المستوى المائل للأسطوانة مساوية لـ:

v = a*t = a*√(2*S/a) = √(2*S*a) = √(4/3*S*g*sin(φ))

نعوض بجميع الكميات المعروفة من شروط المشكلة في الصيغة النهائية، ونحصل على الإجابة: v ≈ 3.132 m/s.

دع الجسم القادر على الدوران (الأسطوانة على سبيل المثال) يتدحرج إلى أسفل مستوى مائل. سنفترض أنه لا يحدث أي انزلاق أثناء الحركة. وهذا يعني أن سرعة الجسم عند نقطة الاتصال أيساوي الصفر. يتم ضمان عدم الانزلاق من خلال عمل القوى من المستوى المائل. يتأثر الجسم الدوار بـ: الجاذبية، قوة رد الفعل الأرضية العادية وقوة الاحتكاك
(الشكل 1.5). تظهر متجهات هذه القوى في الشكل منبثقة من نقاط تطبيقها. في حالة عدم الانزلاق، قوة الاحتكاك
هي قوة الاحتكاك الساكن أو قوة احتكاك الالتصاق.

معادلة حركة مركز كتلة الجسم حسب قانون نيوتن الثاني لها الصيغة:

.

في شكل عددي بالنسبة للمحور X، موجهة على طول المستوى إلى الأسفل، هذه المعادلة لها الشكل:

دوران جسم حول محور يمر بمركز كتلته مع،تنتج فقط عن قوة الاحتكاك، حيث أن لحظات قوى رد الفعل العمودي للدعم والجاذبية تساوي صفراً، حيث أن خطوط عمل هذه القوى تمر عبر محور الدوران. ولذلك، فإن معادلة ديناميات الحركة الدورانية لها الشكل:

,

أين أنا- لحظة القصور الذاتي للجسم ،
- التسارع الزاوي، ص- نصف قطر الجسم،
- عزم قوة الاحتكاك . لذلك:

(1.11)

من التعبيرين (1.10) و (1.11) لدينا:

(1.12)

دعونا نطبق قانون حفظ الطاقة على حركة الأسطوانة على مستوى مائل. الطاقة الحركية لجسم دوار تساوي مجموع الطاقة الحركية للحركة الانتقالية لمركز كتلة هذا الجسم والحركة الدورانية لنقاط الجسم بالنسبة للمحور الذي يمر عبر مركز الكتلة:

, (1.13)

حيث ω هي السرعة الزاوية، والتي ترتبط بسرعة مركز الكتلة بالعلاقة:

. (1.14)

في حالة عدم وجود انزلاق، يتم تطبيق قوة الاحتكاك على نقاط الجسم التي تقع على محور الدوران اللحظي أ. والسرعة اللحظية لهذه النقاط هي صفر، وبالتالي تنطبق عليها قوة احتكاك القابض لا تنتج عملاًولا يؤثر على قيمة الطاقة الحركية الكلية للجسم المتداول. دور الاحتكاك القابض يأتي ذلك لجلب الجسم إلى الدوران وضمان التدحرج النظيف. في ظل وجود احتكاك القابض، يعمل عمل الجاذبية على زيادة الطاقة الحركية ليس فقط للحركة الانتقالية، ولكن أيضًا للحركة الدورانية للجسم. وبالتالي فإن قانون حفظ طاقة الجسم الذي يتدحرج على مستوى مائل سيكتب على الصورة:

, (1.15)

أين هي الطاقة الحركية ه ل يتم تحديده بالصيغة (1.13)، والطاقة الكامنة ه ص = mgh.

2. وصف الإعداد المختبري

إعداد المختبر (الشكل 2.1.) عبارة عن مستوى مائل يبلغ ارتفاعه 1 ح والطول ل. يتم تثبيت آلية القفل 2 في أعلى نقطة من المستوى؛ يوجد في الأسفل حساس تحكم 3 متصل بساعة توقيت 4.

3. أمر العمل

1. قم بتجربة جسم يتحرك تدريجياً

قم بتوصيل الوحدة الإلكترونية بالشبكة باستخدام سلك الطاقة.

ضع الجسم (الشريط) في آلية القفل 2، بينما يجب أن تكون قراءات ساعة الإيقاف عند الصفر.

حرر الجسم، وسوف ينزلق على طول المستوى المائل. بعد أن يلمس الجسم مستشعر التحكم 3، خذ القراءات من ساعة الإيقاف. قم بإجراء التجربة خمس مرات على الأقل.

قياس كتلة الكتلة م.

قياس الطول ل والارتفاع حمستوى مائل.

أدخل البيانات في الجدول 1.

الجدول 1

	ل,	ح,		م,	ر,				,	,	,

11. اكتب قانون حفظ الطاقة لجسم متحرك (1.9) وتحقق من تحقيقه مع مراعاة قوة الاحتكاك للقيم المتوسطة ,,
. بيان مدى دقة الالتزام بهذا القانون بالنسبة المئوية.