Opgave wrijvingskracht op hellend vlak
Dany stelde deze vraag op 20 september 2016 om 22:28.Deze opgave kon ik echt niet uitkomen. Misschien iemand die kan helpen?
Op een hellend vlak met een hellingshoek met de horizontaal van 20 graden ligt een voorwerp met een massa van 1,5 kg. De maximale wrijvingskracht op het vlak is 3,8N
a) Toon aan dat het voorwerp niet in rust blijft.
b) Bereken de versneling die het voorwerp krijgt.
Daar bij heb ik onderstaande situatieschets gemaakt. (Staat ook in bijlage). Is er iemand die mij kan vertellen hoe ik nu verder kom?
Bijlagen:
Reacties
Wat ik zelf bedacht was:
Je hebt de overstaande zijde: dit is de berekende Fz (14,7) en je hebt de hoek (20 graden). De zijde die je wilt weten is de schuine. Dus dan moet je de Sinus gebruiken. (SOS). Dit zou betekenen
dat Sin(20) = 14,7 / schuine zijde
Dus: Sin(20) / 14,7 = schuine zijde.
Maar dit antwoord klopt dus van geen kant.
ik zie dan ook een wat vreemde ontbinding....
de wrijvingskracht werkt langs de helling omhoog, we zoeken dus een kracht langs de helling omlaag.
Wat je zoekt is dus de component van de zwaartekracht langs de helling, da's de enige die dat blok effectief langs de helling naar beneden kan trekken. In de afbeelding lila met twee vraagtekens. We ontbinden Fz dus in die component langs de helling en in een component Fn loodrecht op de helling (dat is de component waarvoor als tegenkracht de normaalkracht nodig is):

Dan blijkt de zwaartekracht de schuine zijde te zijn in een rechthoekige driehoek met de gezochte component ......
opgelost?
groet, Jan
Beste Jan,
Bedankt voor de snelle reactie. Helder. Dus als ik het goed begrijp is het bij het ontbinden in algemene zin zaak om één lijn loodrecht op het oppervlak (de schuine in dit geval) te plaatsen en vervolgens één lijn daar weer loodrecht op? Zeg ik dat zo correct?
Wat ik nog niet begrijp is de normaalkracht die u tekent. Staat Fn niet altijd loodrecht op het oppervlak waar het voorwerp op ligt?
Alvast hartelijk dank!
Dany
En ook vraag 20 lukte nu! Het is een stuk helderder zo. Wat ik me nu nog wel afvraag: In welk geval mag ik er nu vanuit gaan dat de hoeken in mijn parallellogram gelijk zijn aan de hoek die gegeven staat in de vraag (in dit geval 20 graden)? Kan dit zonder meer gezegd worden als je een parallellogram aan de schuine helling tekent? Of zitten hier wel restricties aan vast?
Alvast hartelijk dank! (Zie foto voor mijn nieuwe uitwerking)
Met een beetje meetkunde kun je dit bewijzen. De driehoek met de helling van 20 graden is een rechthoekige driehoek. De niet-rechte hoek moet dan 180 - 90 - 20 = 70 graden zijn.
De kleinere driehoek met Fz als schuine zijde heeft een scherpe hoek onderaan. Deze hoek, samen met de 70 graden van de andere driehoek, moet samen ook 90 graden vormen. De hoek is dus ook 20 graden.
Dany plaatste:
Dus als ik het goed begrijp is het bij het ontbinden in algemene zin zaak om één lijn loodrecht op het oppervlak (de schuine in dit geval) te plaatsen en vervolgens één lijn daar weer loodrecht op? Zeg ik dat zo correct?
de kracht die nodig is om een pijl af te schieten ontbind je naar de werklijnen van de krachten die samen die kracht moeten veroorzaken, en dat zijn dus werklijnen over de pezen van een boog.
Bij een groot vrachtschip dat door twee sleepboten gesleept wordt ontbind je de benodigede kracht voor de gewenste beweging over de twee sleepkabels.
als jij schuin tegen een treinwagon duwt ontbind je die duwkracht over een lijn evenwijdig aan de rails (de enige richting waarin die wagon kan gaan bewegen) en een lijn loodrecht op de railrichting waarop krachten kunnen werken die ervoor zorgen dat de wagon niet uit de rails loopt.
enz etc usw.
en in dit geval kun je prima voorspellen in welke richting dat blok o.i.v. de zwaartekracht zou kunnen bewegen, da's dus één werklijn (namelijk lángs die helling), en verder zal er ook nog een kracht moeten zijn die voorkomt dat dat blok zachtjes pruttelend door dat hellingoppervlak richting middelpunt aarde zakt, en die werklijn loopt dus loodrecht op de helling omdat moleculen nou eenmaal niet schuin kunnen duwen.
Dany plaatste:
Wat ik nog niet begrijp is de normaalkracht die u tekent. Staat Fn niet altijd loodrecht op het oppervlak waar het voorwerp op ligt?
De normaalkracht is de kracht van de helling op het blok en hoort dus op diezelfde werklijn als mijn blauwe Fn precies de tegengestelde richting op te wijzen.
duidelijker zo?
groet, Jan
Dany plaatste:
In welk geval mag ik er nu vanuit gaan dat de hoeken in mijn parallellogram gelijk zijn aan de hoek die gegeven staat in de vraag (in dit geval 20 graden)?
ter opfrissing:
http://www.wisfaq.nl/show3archive.asp?id=1423
Groet, Jan
Helder. Hartelijk dank Jan en Theo!
Het gekke is dat ik begrippen als F- en Z-hoeken nog nooit gehoord heb. Tot aan mijn examen toe!
Dus hier hebben we te maken met een zgn. F-hoek?
Groet,
Dany
en nog vele effen en zetten te vinden
maar ook met rechthoekige driehoeken:
twee rechthoekige driehoeken die allebei een rechte hoek hebben, en bovendien hoek X gemeen hebben, waardoor de hoeken Y gelijk moeten zijn.
maar ja, dan vind ik hier ook een rechthoekig driehoekje:
met zo'n zelfde hoek Y, wat betekent dat de scherpe hoek van dat lila driehoekje dus gelijk moet zijn aan X, dwz de hellingshoek.
Groet, Jan
Groet,
Dany