Hvorfor når du holder en 5 kg masse i en vinkel på 10 grader til den lodrette, udøver det meget mindre kraft end den 70 grader?

forståelse af kræfterne

* tyngdekraft: Hovedstyrken, der virker på massen, er tyngdekraften og trækker den lige ned (mod jordens centrum). Denne kraft er konstant, uanset den vinkel, du holder massen.

* din styrke: Du udøver en kraft opad for at modvirke tyngdekraften og forhindre, at massen falder. Dette er den kraft, vi er interesseret i.

vinkelens rolle

Den vinkel, hvor du holder massen, bestemmer, hvor meget af din kraft der skal modsættes direkte tyngdekraften.

* mindre vinkel (10 grader): Når vinklen er lille, handler det meste af din kraft direkte opad og modsætter sig tyngdekraften. Du løfter i det væsentlige næsten hele massens vægt.

* større vinkel (70 grader): Når vinklen er større, har din kraft en vandret komponent ud over den lodrette komponent. Den vandrette komponent modsætter sig ikke direkte tyngdekraften, hvilket gør din lodrette kraft mindre. Du støtter i det væsentlige en mindre brøkdel af massens vægt.

trigonometri til redning

Du kan bruge trigonometri til at beregne den nøjagtige kraft, du har brug for til at udøve i forskellige vinkler:

* lodret komponent: Den lodrette komponent i din kraft beregnes som `f * cos (theta)`, hvor f er den samlede kraft, du udøver, og theta er vinklen.

* Horisontal komponent: Den vandrette komponent beregnes som `f * sin (theta)`.

Konklusion

Jo mindre vinklen, jo mere er din kraft direkte modsat tyngdekraft, og jo større er den kraft, du har brug for at udøve. Omvendt er en mindre brøkdel af din kraft i en større vinkel imod tyngdekraften, hvilket kræver mindre indsats fra dig.