Applicazioni del piano inclinato spiegato ai bambini

Quali sono gli usi del piano inclinato

I piani inclinati, detti anche rampe, sono un tipo di macchina semplice che manipola la direzione e l'entità di una forza.[2] I piani inclinati, come tutte le altre macchine semplici, utilizzano il vantaggio meccanico che è il rapporto tra la forza in uscita e la forza applicata.

Le rampe sono utilizzate in molti scenari e servono a facilitare il lavoro contro la gravità (poiché la forza diminuisce). Poiché il campo gravitazionale agisce perpendicolarmente alla superficie della Terra, gli oggetti hanno bisogno di energia per essere sollevati a una certa altezza. Questo è noto come energia potenziale gravitazionale dell'oggetto, che dipende dalla massa dell'oggetto e dall'altezza che deve raggiungere (e, stranamente, dal pianeta su cui si trova).

Immaginate di provare a sollevare una barca dall'acqua su una terra più alta dell'acqua. Sollevarla direttamente sarebbe un'impresa ardua, quindi l'uso di rampe è una pratica comune per questi scenari. La forza necessaria per sollevare la barca a terra è notevolmente inferiore, ma la distanza necessaria per tirare la barca è molto più lunga.[3]

5 usi del piano inclinato

Esempi di piani inclinati sono rampe, strade e colline in pendenza, aratri, scalpelli, accette, piani da falegname e cunei. L'esempio tipico di un piano inclinato è una superficie inclinata, ad esempio una carreggiata per un ponte a un'altezza diversa.

Un'altra semplice macchina basata sul piano inclinato è la lama, in cui due piani inclinati posizionati schiena contro schiena permettono alle due parti dell'oggetto tagliato di allontanarsi utilizzando una forza inferiore a quella che sarebbe necessaria per separarle in direzioni opposte.

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Possiamo scomporre la forza di gravità in due vettori, uno perpendicolare al piano e uno parallelo al piano. Poiché non c'è movimento perpendicolare al piano, la componente della forza gravitazionale in questa direzione (mg cos θ) deve essere uguale e opposta alla forza normale esercitata dal piano, N. Pertanto, .

Se la componente della forza di gravità parallela alla superficie (mg sin θ) è maggiore della forza di attrito statico fs - allora il corpo scivolerà lungo il piano inclinato con accelerazione (g sin θ - fk/m), dove fk è la forza di attrito - altrimenti rimarrà fermo.

Diagramma del piano inclinato

Piano inclinato: Una superficie inclinata, come una rampa. Un piano inclinato può essere utilizzato per modificare lo sforzo e la distanza necessari per eseguire un lavoro, come il sollevamento di carichi. Il compromesso è che l'oggetto deve essere spostato per una distanza maggiore rispetto a quando viene sollevato direttamente, ma è necessaria una forza minore.

Una delle macchine semplici fondamentali è il piano inclinato (animazione). Ci sono molti esempi di utilizzo del piano inclinato nel corso della storia: la costruzione delle piramidi, il carico di una nave che galleggia accanto a un molo, le viti per fissare i pezzi di legno, i fermi per le porte...

Usare un piano inclinato per superare una grande resistenza applicando una forza relativamente piccola su una distanza maggiore rispetto al carico da sollevare. In quali casi l'uso di un piano inclinato potrebbe essere una buona soluzione? Come potrebbe aiutare a spostare carichi pesanti?

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Quanto è importante l'angolo del piano inclinato? Che impatto avrà l'angolo (o la pendenza) sul progetto? La pendenza, la lunghezza e l'altezza sono le informazioni chiave per la progettazione del piano inclinato. A seconda di chi o cosa utilizzerà il piano inclinato e dove, potrebbero esserci dei limiti o delle restrizioni. Le rampe utilizzate dagli antichi egizi per la costruzione delle piramidi avevano probabilmente la forma di un piano inclinato all'inizio del lavoro, ma nelle fasi successive potevano essere una rampa lineare, dritta e in leggera pendenza, oppure una rampa a gradini ripidi o una rampa che saliva a spirale sui quattro lati della piramide. Nessuno lo sa.

Quali sono 10 esempi di piano inclinato?

Un piano inclinato è una macchina semplice senza parti in movimento. Si tratta semplicemente di una superficie uniformemente inclinata. Permette di spostare più facilmente gli oggetti su superfici più alte o più basse rispetto a quando li si solleva direttamente verso l'alto. Si ritiene che gli antichi Egizi usassero i piani inclinati per trasportare le pietre pesanti per costruire le piramidi.

Un piano inclinato ha un lato orizzontale (A), (la distanza dall'estremità inferiore della pendenza alla base della verticale). Ha anche un lato verticale (B), (dalla base fino alla cima della superficie inclinata). La superficie inclinata è il punto in cui l'uomo spinge il suo carrello manuale.

Questa semplice macchina presenta un compromesso. Se la pendenza è lieve, una persona deve spingere o tirare l'oggetto per una distanza maggiore, ma con uno sforzo minimo. Se il pendio è ripido, la persona deve spingere o tirare l'oggetto su una distanza molto breve, ma con uno sforzo maggiore.

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Il trade-off ci aiuta a capire il vantaggio meccanico dei piani inclinati. Ad esempio, il vantaggio meccanico è maggiore se il pendio è dolce, perché è necessaria una forza minore per spostare un oggetto su o giù per il pendio.

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