斜面
2斜面(inclined plane)是一种倾斜的平板,能够将物体以相对较小的力从低处提升至高处,但提升这物体的路径长度也会增加。斜面是古代希腊人提出的六种简单机械之中的一种。假若斜面的斜率越小,即斜面与水平面之间的夹角越小,则需施加于物体的作用力会越小,但移动距离也越长;反之亦然。假设移动负载不会造成能量的储存或耗散,则斜面的机械利益是其长度与提升高度的比率。
在日常生活中,时常会使用到斜面。行驶车辆的坡道是一种常见的斜面;卡车装载大型货物时,常会在车尾斜搭一块木板,将货物从木板上往上推,所应用的也是斜面的理论。
基本信息
- 分类
简单机械
- 工业
交通
斜面的衍生机械
斜板
使用可移动式斜板,可以轻易地将货物装上或卸下密斗货车。滑梯是儿童游乐场常见的设施。靠着用滑梯坚硬表面的法向力抵抗重力,工业滑梯可以将易损坏物体(包括人体在内)安全快速地从高处滑下至低处。民用飞机的充气逃生滑梯能够允许乘客从飞机出口紧急撤离滑下至地面。
螺旋
螺旋是围绕着圆柱的斜面形成的简单机械。阿基米德螺旋机是古希腊哲学家阿基米德的许多发明与发现之一。从那时起,人们时常会使用阿基米德螺旋机来搬动很多不同种类的物质,像水、矿物、谷物等等。
楔子
楔子是两个背靠背的斜面组成的简单机械。楔子可以用来将物件分开,其操作原理主要是将作用于楔子向下的力转变为对物件水平的力,而这两个力几乎垂直。常见应用楔子原理的工具包括斧头。
单摆
单摆是由一条绳子与一个摆锤组成的实验仪器,其摆锤的运动轨迹是一个对称朝上的圆弧。这圆弧可以分割为很多小圆弧,每两个相邻的小圆弧最多只相交于一个端点。连接每个小圆弧的两个端点之间的线段称为弦。每个弦都可以视为斜面。令增加分割的数量至无限多,每一个小圆弧的弧长趋向为无穷小的极限,所得到无限多小圆弧的对应斜面会组成原本的圆弧。所以,在任意时间,单摆的摆锤可以想像为移动于某特定斜率的斜面。
机械利益
斜面的机械利益是负载重量与拉力的比率。假若移动负载不会造成能量的储存或耗散,则机械利益可以从斜面的大小尺寸获得。
设定处于斜面的物体A的坐标为
;
其中,是物体A离地面的斜向距离,
是斜面与地面之间夹角的角弧。
物体A的速度为