Wat zijn de overeenkomsten tussen hellende vlakken en wiggen?

Je hebt vast wel eens van je leraar gehoord over de eenvoudige machines die de meer gecompliceerde apparaten vormen. Twee van die machines, het hellend vlak en de wig, lijken op elkaar, zelfs als de wig beweegt om zijn werk te doen en het hellende vlak niet. Zie een hellend vlak als een plat oppervlak dat naar boven is gekanteld, zodat het vanaf de zijkant op een driehoek lijkt; zet twee van die driehoeken bij elkaar, van basis tot basis, en je hebt een wig.

Alle machines, wiggen en vlakken inbegrepen, bieden iets dat 'mechanisch voordeel' wordt genoemd. Dat betekent als je kracht uitoefent op de wig of het vlak, zal die machine ergens een grotere kracht uitzenden anders. Oefen je kracht uit op het dikke uiteinde van de wig, en het dunnere, tegenoverliggende uiteinde - bijvoorbeeld het mes van een mes of het scherpe vlak van de beitel - vermenigvuldigt die kracht. Net zoals de wig een object splijt, "splitst" het vlak de zwaartekracht, waarvan een deel loodrecht op het oppervlak van het vliegtuig, sommige evenwijdig daaraan, waardoor het gemakkelijker wordt om een ​​object omhoog te duwen dan het op te tillen ronduit.

•••Comstock/Comstock/Getty Images

De wig is een bewegend hellend vlak als je denkt dat het vlak op zijn smalle uiteinde staat. Een kracht die aan het tegenovergestelde, bredere uiteinde wordt uitgeoefend, moet ergens heen gaan - inclusief het smalle uiteinde, dat de kracht op een kleiner gebied uitoefent. Dezelfde kracht, kleiner gebied, levert een stoot aan alles wat zich tegen het smalle uiteinde van de wig bevindt: marmer dat Michelangelo is aan het snijden met een beitel, een boomstam die Abe Lincoln aan het splijten is met een bijl, of die sneeuwbank waarmee je aan het graven bent een schep.

Ondertussen worden ze vanuit het perspectief van het marmer, de boomstam of de sneeuw omhoog geschoven langs het hellende vlak van het vlak van de beitel, bijl of schop. Veel gemakkelijker dan Michelangelo die 'David' optilt, Lincoln de boomstam optilt of jij een sneeuwbank opraapt en wacht op de onderdelen die je niet zelf wilt afgeven.

•••Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Net zoals de kracht die je uitoefent op een wig over een afstand werkt - van een breed uiteinde naar een dunne - werkt de kracht die je gebruikt om objecten langs een hellend vlak te verplaatsen ook over een afstand. In het geval van het hellend vlak begin je als het ware aan het dunne uiteinde van de wig en ga je omhoog naar het brede uiteinde. Net zoals de meest bruikbare wiggen lang en taps toelopen, hoe beter om een ​​grote stoot te leveren met een kleine inspanning, de meest bruikbare hellende vlakken lopen geleidelijk omhoog; hoe langer de afstand, hoe minder kracht je nodig hebt om het object langs het vlak te rollen, duwen of trekken.

Je overwint geleidelijk de weerstand van het object, zijn gewicht, door een kracht over een afstand uit te oefenen, net zoals de wig overwint de weerstand van het object om te worden gespleten door een kracht uit te oefenen op het smalle zakelijke uiteinde van de wig.

•••Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images

Als een wig werkt als een hellend vlak, en een hellend vlak is vergelijkbaar met een wig, werken de twee eenvoudige machines mogelijk nog beter wanneer ze samen worden gezet. Die wigvlakcombinatie is te zien in de gewone huishoudelijke houtschroef. De schroefdraad is het hellende vlak, waardoor de schroef met minder kracht in het hout wordt verplaatst dan je nodig hebt om de schroef in te slaan. De punt is de wig, die het hout uit elkaar duwt.

Een rits is een combinatie van wiggen en hellende vlakken, om tanden te verbinden en los te koppelen. Dergelijke combinaties van de zogenaamde eenvoudige machines zijn gebruikelijk. De wetenschap spreekt van 'families' van machines, verschillende apparaten die volgens soortgelijke principes werken -- hellend vlak, wig en schroef maken deel uit van de vliegtuigfamilie; drie andere zogenaamde eenvoudige machines, hefboom, wiel en as en katrol, maken deel uit van de hefboomfamilie.