Eğik düzlem
Kısa tanım
Yatayla belirli bir açı yapan düz yüzeydir; bir yükü daha az kuvvetle, ama daha uzun bir yol boyunca yükseltmeye yarayan basit makinedir.
Diğer adları: Rampa, Eğimli düzlem
Ağır bir varili kamyona dikey kaldırmak yerine bir rampadan yuvarlamak çok daha kolaydır. Eğik düzlemin sırrı budur: yapılan iş aynı kalır, ama kuvvet daha uzun bir yola yayılır. Bu yüzden kaldıraç ve makara gibi bir basit makine sayılır.
Kuvvet bileşenleri
Kütlesi m olan bir cisim, yatayla θ açısı yapan bir düzlemdeyse ağırlığı iki bileşene ayrılır:
- Düzleme paralel bileşen:
F∥ = m g sin θ(cismi aşağı çeker) - Düzleme dik bileşen:
F⊥ = m g cos θ(normal kuvveti belirler)
Sürtünme varsa sürtünme kuvveti μ × m g cos θ olur ve harekete zıt yönde etkir.
Örnek
10 kg'lık bir sandık 30°'lik bir rampada duruyor (g = 9,81 m/s²). Paralel bileşen 98,1 × 0,5 ≈ 49,1 N, dik bileşen 98,1 × 0,866 ≈ 85,0 N'dur. Sürtünmesiz durumda sandık g sin θ ≈ 4,9 m/s² ivmeyle kayar. Sürtünme katsayısı 0,2 ise sürtünme kuvveti yaklaşık 17,0 N olur; net kuvvet yaklaşık 32,1 N, ivme yaklaşık 3,2 m/s²'ye düşer. Kendi değerlerinle eğik düzlem hesaplamasını yapabilirsin.
Mekanik avantaj
Sürtünmesiz ideal bir rampada mekanik avantaj, rampanın uzunluğunun yüksekliğine oranıdır: MA = L / h. 1 m yüksekliğe 4 m'lik rampayla çıkarsan yükün ağırlığının yalnızca dörtte biri kadar kuvvet uygulaman gerekir. Gerçekte sürtünme bu avantajı azaltır.
Gündelik örnekler
Engelli rampaları, dağ yollarının yılan gibi kıvrılması, vida dişleri ve kama, eğik düzlem ilkesinin farklı biçimleridir. Sürtünme katsayısının etkisini ayrıca görmek istersen sürtünme kuvveti aracına bakabilirsin.