Naszym celem jest wyznaczenie wzoru na wartość przyspieszenia cegły. Wiemy, że siła jaką naciskamy na cegłę jest skierowana pod kątem do pionu, w związku z tym możemy ją rozbić na składową prostopadłą do ściany oraz składową równoległą. Oprócz tej siły na cegłę działa również siła ciężkości, siła tarcia oraz siła reakcji ściany. Zakładamy, że cegła porusza się z przyspieszeniem zwróconym do góry. Siła tarcia jest siłą reakcji, która będzie zwrócona w taki sposób, żeby zapobiegać ruchowi. W naszym przypadku będzie to zwrot w dół. Siła ciężkości jest zwrócona do dołu. Siła reakcji ściany ma kierunek prostopadły do jej powierzchni oraz zwrot w lewo, aby zrównoważyć składową prostopadłą siły dociskającej klocek. Korzystając z tych informacji możemy wykonać rysunek:

gdzie:
- siła ciężkości,
- siła tarcia,
- siła reakcji ściany,
- siła dociskająca cegłę,
- składowa siły równoległa do ściany,
- składowa siły prostopadła do ściany.
Siła reakcji równoważy składową prostopadłą, ponieważ cegła porusza się wzdłuż osi, a nie w poprzek ściany. Aby obliczyć wartość siły wypadkowej obliczamy sumę poszczególnych sił uwzględniają ich zwroty. Przyjmijmy, że siły zwrócone w górę mają wartość z plusem, a te w dół - z minusem. Wówczas możemy zapisać.
gdzie:
- wartość siły wypadkowej,
- wartość składowej równoległej do ściany,
- wartość siły tarcia,
- wartość siły grawitacji.
Z drugiej zasady dynamiki Newtona wiemy, że wartość siły wypadkowej jest związana z wartością przyspieszenia wzorem:
gdzie:
- masa ciała,
- wartość przyspieszenia.
Po przyrównaniu do siebie powyższych równań:
Naszym celem jest wyznaczenie wartości przyspieszenia, więc przekształcamy powyższe równanie:
Aby otrzymać wzór na wartość przyspieszenia, musimy wyznaczyć wyrażenia dla poszczególnych sił. Aby wyznaczyć wartość składowej równoległej, możemy skorzystać z funkcji trygonometrycznych. W tym przypadku skorzystamy z funkcji cosinus:
gdzie:
- wartość siły, która dociska cegłę.
Przekształcamy powyższe równanie, żeby otrzymać wartość składowej równoległej:
Wartość siły ciężkości jest dana wzorem:
gdzie:
- masa ciała,
- wartość przyspieszenia ziemskiego.
Wartość siły tarcia jest dana wzorem:
gdzie:
- współczynnik tarcia cegły o ścianę,
- wartość siły nacisku.
W tym przypadku rolę siły nacisku pełni składowa prostopadła siły dociskającej cegłę. W związku z tym możemy zapisać:
Podobnie jak w przypadku składowej równoległej, wartość składowej prostopadłej możemy wyznaczyć za pomocą funkcji trygonometrycznej. W tym przypadku będzie to sinus:
Przekształcamy powyższe równanie tak, aby wyznaczyć wartość składowej prostopadłej siły:
Podstawiamy to do wzoru na wartość siły tarcia:
Podstawiając otrzymane wzory na wartości sił do wzoru na wartość przyspieszenia:
Ewelina Wysopal
Nauczycielka fizyki
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.

