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Mecânica e máquinas simples · GCSE Physics Topic 5 (Simple Machines)

Simulador de plano inclinado e rosca de parafuso

Simulador de plano inclinado e roscas: vantagem mecânica e conservação do trabalho

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Cálculo local · Privado
Laboratório interativo de ciências Cálculos matemáticos e físicos puramente locais no navegador sem coleta de dados pessoais.
Janela de simulação 3D● 60 FPS
Predefinições e armadilhas comuns:

Variáveis de controle do experimento

m
m
N

Deduções e métricas em tempo real

Força ideal F0
--
Força real F
--
Vantagem mecânica
--
Rendimento mecânico
--
Dedução de fórmulas em tempo real
Fórmula fundamental: --
Substituição de valores: --
Estado físico: --

Exemplos clássicos e armadilhas de exame

Worked Problem

Problema: A winding mountain road is 3km long with 300m height gain. A 50000N truck faces 5*10^6 J friction work. Find useful work, total work and efficiency.
Derivação passo a passo:
  1. Useful work W_u = 50000*300 = 1.5*10^7 J. Total work W_t = 1.5*10^7 + 5*10^6 = 2.0*10^7 J. Efficiency η = 75%.

Worked Problem

Problema: Slope is 1m high, 4m long. A 300N pull moves an 800N load uniformly to the top. Find friction and efficiency.
Derivação passo a passo:
  1. W_total = 300*4 = 1200J. W_useful = 800*1 = 800J. Extra work W_extra = 400J. Friction f = 400/4 = 100N. Efficiency η = 66.7%.

Folha de investigação em aula e exercícios

Q1. Variant 1: Does an inclined plane have higher or lower efficiency when steeper?
Q2. Variant 2: Why do mountain roads wind in switchbacks instead of ascending straight up?
Q3. Variant 3: What are the trade-offs between finer (denser) vs coarser screw thread pitch?

Perguntas frequentes e erros comuns

Can an inclined plane save work?
Never! The principle of work dictates no machine saves work. Saving force always requires traversing a proportionally greater distance.
How does a screw convert rotation to linear force with mechanical advantage?
A screw coils an inclined plane around a shaft. A modest torque applied at the perimeter translates along the thread pitch into immense axial clamping force.
Can inclined plane efficiency ever reach 100%?
Not in reality. Friction always causes unavoidable wasted heat work, bounding mechanical efficiency below 100%.
Is a wedge (axe blade or knife) an application of an inclined plane?
Yes! An axe is a double inclined plane placed back-to-back. Forward driving force decomposes into large lateral wedge splitting forces.