8aa

8.2. Planul înclinat

 

Fig.8.12. Utilizarea planului înclinat la manevrarea buştenilor

 Serveşte la ridicarea şi coborârea corpurilor în scopul de a utiliza o forţă mai mică pentru a putea manevra o greutate mai mare. Dacă pentru a ridica greutatea  Q  pe verticală, cu viteza constantă, este necesară o forţă  P=Q , în cazul în care îl ridicăm pe un plan înclinat, neglijându-se frecările, forţa necesară este 

,

 deci se va "economisi" forţa. Dacă se consideră şi frecările, ecuaţiile de echilibru ne dau:

de unde:

 

Fig.8.13. Echilibrul fără frecare, pe planul înclinat

 

Frecarea face deci ca forţa  P  să crească  (se observă că

  ). 

Pentru ca planul să fie util trebuie ca   P<Q, deci:

de unde:                     

  .

 Rezultă:

deci 

  .

Fig.8.14. Echilibrul cu frecare al unui corp pe planul înclinat

Lucrul mecanic consumat pentru urcarea corpului pe planul înclinat este:

   .

 Randamentul planului înclinat este raportul dintre lucrul mecanic util (pentru a ridica greutatea la înalţimea h)  

    şi lucrul mecanic consumat     .  Deci:

   .

Fig.8.15. Echilibrul pe planul înclinat, dacă forţa de tracţiune

 face un unghi cu planul

 Condiţia de autoblocare a corpului pe planul înclinat (deci să rămână fix dacă asupra lui nu acţionează  P) este dată de relaţiile de echilibru:                                         

 .

Rezultă:                         

  .

   

În cazul când forţa P  nu acţionează paralel cu planul, ci face unghiul

 cu acesta, rezultă:                 

   .

  

Pentru a economisi forţa trebuie ca:   P < Q  , deci:                            

   .

Atunci:  

pentru:  

     şi      . Rezultă:               

   .

Condiţia de autofixare nu se schimbă (  

). Randamentul planului înclinat este:

Fig.8.16. Multiplicarea forţei prin scripeţi

Dacă planul înclinat serveşte la coborârea corpurilor, forţa  P, necesară pentru ca un corp să fie coborât cu viteză constantă, rezultă:                  

  ,

(se schimbă sensul forţei de frecare) în cazul în care forţa  P  este paralelă cu planul şi:

dacă forţa P face unghiul  

  cu orizontala. În unele cazuri planul înclinat se poate combina cu un scripete sau un troliu pentru a multiplica şi mai mult forţa disponibilă (fig.8.16).