قوى المستوى المائل 1278C8
1. نبدأ ببيان المشكلة: لدينا جسم وزنه 18 نيوتن موضوع على مستوى مائل أملس بزاوية 30° مع الأرض، ويؤثر عليه قوة أفقية \( ق \) وقوة على المستوى المائل \( ن \). المطلوب هو فهم العلاقة بين هذه القوى.
2. القوى المؤثرة على الجسم هي:
- الوزن \( ر = 18 \) نيوتن، وهو عمودي للأسفل.
- القوة الأفقية \( ق \).
- القوة على المستوى المائل \( ن \).
3. نستخدم تحليل القوى إلى مركبات:
- مركبة الوزن على المستوى المائل: \( ر \sin 30^\circ = 18 \times \frac{1}{2} = 9 \) نيوتن.
- مركبة الوزن عمودية على المستوى المائل: \( ر \cos 30^\circ = 18 \times \frac{\sqrt{3}}{2} = 15.59 \) نيوتن تقريباً.
4. القوة الأفقية \( ق \) يمكن تحليلها إلى مركبتين:
- على المستوى المائل: \( ق \cos 30^\circ \).
- عمودية على المستوى المائل: \( ق \sin 30^\circ \).
5. بما أن الجسم على مستوى أملس (بدون احتكاك) ومتزن، فإن مجموع القوى على المستوى المائل يساوي صفر:
$$ ن = ر \sin 30^\circ + ق \cos 30^\circ $$
6. كذلك، القوى العمودية على المستوى المائل متزنة:
$$ ر \cos 30^\circ = ق \sin 30^\circ $$
7. من المعادلة الثانية نحسب \( ق \):
$$ ق = \frac{ر \cos 30^\circ}{\sin 30^\circ} = \frac{18 \times \frac{\sqrt{3}}{2}}{\frac{1}{2}} = 18 \sqrt{3} \approx 31.18 $$
8. ثم نحسب \( ن \) من المعادلة الأولى:
$$ ن = 18 \times \frac{1}{2} + 31.18 \times \frac{\sqrt{3}}{2} = 9 + 31.18 \times 0.866 = 9 + 27 = 36 $$
9. إذن، القوة على المستوى المائل \( ن \) تساوي تقريباً 36 نيوتن، والقوة الأفقية \( ق \) تساوي تقريباً 31.18 نيوتن.
النتيجة النهائية:
$$ ق \approx 31.18 \text{ نيوتن}, \quad ن \approx 36 \text{ نيوتن} $$