Mécanique et machines simples · Thème 5 de la physique GCSE (machines simples)
Simulateur de plan incliné et de filetage
Simulez l'avantage mécanique du plan incliné : les pentes douces nécessitent moins de force mais une plus grande distance; enveloppez le papier triangulaire sur le crayon pour visualiser les fils à vis.
- Côté client
- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
m
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N
Dérivations et métriques en direct
Idéal Effort F0
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Effort réel F
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Avantage mécanique
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Efficacité mécanique
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Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
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Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Une route de montagne sinueuse est longue de 3 km avec un gain de hauteur de 300m. Un camion de 50000N fait face à des frottements de 5*10^6 J. Trouvez le travail utile, le travail total et l'efficacité.
Dérivation étape par étape :
- Travaux utiles W_u = 50000*300 = 1,5*10^7 J. Travail total W_t = 1,5*10^7 + 5*10^6 = 2,0*10^7 J. Efficacité η = 75 %.
Problème travaillé
Problème : La pente est de 1m de haut, 4m de long. Une traction de 300N déplace une charge de 800N uniformément vers le haut. Trouvez le frottement et l'efficacité.
Dérivation étape par étape :
- W_total = 300*4 = 1200J. W_useful = 800*1 = 800J. Travaux supplémentaires W_extra = 400J. Friction f = 400/4 = 100N. Efficacité η = 66,7 %.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1 : Un plan incliné a-t-il une efficacité plus élevée ou plus faible lorsqu'il est plus raide?
Clé de réponse : Efficacité supérieure! Les pentes de Steeper diminuent la force normale N=G*cosθ et de friction, réduisant le gaspillage de travail supplémentaire (Bien que nécessitant un effort de traction plus important).
Q2. Variante 2 : Pourquoi les routes de montagne soufflent-elles dans les switchbacks au lieu de monter droit vers le haut?
Clé de réponse : Les courbes de vent augmentent la longueur de la route L, l'abaissement exige un effort de traction moteur en montée par le principe du plan incliné.
Q3. Variante 3: Quels sont les compromis entre un filetage plus fin (denser) et un filetage plus grossier?
Clé de réponse : Le pitch plus fin crée une pente plus douce, rendant le serrage beaucoup plus facile et plus ferme, mais nécessite plus de virages pour conduire.
Foire aux questions et idées fausses
Un avion incliné peut-il sauver le travail?
Jamais ! Le principe du travail ne dicte aucune machine qui économise le travail. La force d'épargne exige toujours de traverser une distance proportionnellement plus grande.
Comment une vis convertit-elle la rotation en force linéaire avec avantage mécanique ?
Une vis enroule un plan incliné autour d'un arbre. Un couple modeste appliqué sur le périmètre traduit le long du tangage en une immense force de serrage axial.
L'efficacité de l'avion incliné peut-elle atteindre 100 %?
Pas en réalité. La friction provoque toujours un gaspillage inévitable de chaleur, limitant l'efficacité mécanique en dessous de 100%.
Un coin (lampe ou couteau) est-il une application d'un plan incliné?
Oui ! Une hache est un plan doublement incliné placé dos à dos. La force motrice vers l'avant se décompose en grandes forces de division latérale du coin.