Ravnovesje na klancu

Višina klanca (m)

Lesena klada leži na klancu tako kot je prikazano v animaciji (položaj je podan v metrih). Drsnik omogoča nadzor nad strmino klanca. Rdeči vektor predstavlja težo klade, modri vektor predstavlja normalno komponento sile klanca na klado. Čeprav je sila lepenja pri obravnavi tega primera prav tako pomebna kot prikazani sili, njenega vektorja animacija ne kaže. Tako se lažje osredotočimo na težo in normalno komponento sile klanca.

Preuči klanec, ko ta še ni nagnjen. Celotna spodnja ploskev klade se dotika klanca. To pomeni, da normalna komponenta sile klanca na klado ne deluje le v eni točki, temveč je porazdeljena po celotni spodnji ploskvi klade. Temu pravimo porazdeljena obremenitev. Kljub temu smo normalno komponento sile klanca na spodnjo ploskev klade predstavili le z enim vektorjem. Kam naj postavimo vektor, ki predstavlja normalno komponento sile klanca? Normalno komponento sile klanca postavimo na tako mesto, da je navor zaradi te sile enak skupnemu navoru porazdeljene obremenitve klanca na klado. Ko klanec ni nagnjen, zato postavimo normalno komponento sile klanca tako, kakor da bi delovala na sredini spodnje ploskve klade.

Preden povečaš višino klanca, napovej, kajse bo zgodilo z normalno komponento sile klanca na klado. Bo ostala na istem mestu ali se bo premaknila? Če se bo premaknila, v katero smer se bo premaknila? Sedaj povečaj višino klanca na 0,35 m. Bodi pozoren na položaj normalne komponente sile. Ali si napovedal pravilno?

Nagib klanca je lahko tudi prestrm, da bi klada ostala v ravnovesju. Če je sila lepenja dovolj velika, da ne dopusti kladi zdrseti, potem se pri takem nagibu klada prevrne (kar animacija ne kaže). Vzrok temu je neuravnovešen navor, ki povzroči "vrtenje" klade. Kje bo delovala normalna komponenta sile klanca na klado, ko se bo klanec nahajal v opisanem položaju? Sedaj povečaj višino klanca na največjo vrednost. Ali so tvoje napovedi izkazale za pravilne?

Nagib klanca lahko povečaš preko točke, pri kateri se klada prevrne. Animacija v tem primeru prikaže normalno komponento sile, ki je potrebna, da se klada ne prevrne. Opaziš lahko, da je prikazana animacija nenaravna.

Kaj opaziš, še si pozoren na točko, v kateri se sekata vektorja teže klade in normalne komponente sile klanca na klado. Poskušaj dokazati, da je točka, v kateri vektor teže klade seka spodnjo ploskev klade, ista kot točka, v kateri deluje normalna komponenta sile klanca na klado. Pri tem upoštevaj pogoje statičnega ravnovesja.