Mikä on kalteva taso?

Kalteva taso on yksi kuudesta varhaisten tutkijoiden määrittämästä yksinkertaisesta koneesta, jota käytetään fysiikan tai mekaniikan perusteella. Muut viisi ovat vivut, hihnapyörät, ruuvit, kiilat sekä pyörät ja akselit. Nämä yksinkertaiset koneet on suunniteltu suurentamaan tai ohjaamaan voimaa siten, että ne maksimoivat suoritettavan työn määrän. Yksinkertaisesti sanottuna kalteva taso on esine, jolla on tasainen pinta ja joka on kalteva kiinteässä kulmassa.

Tämän koneen mekaaninen etu on pienempi voima, joka tarvitaan kohteiden siirtämiseen eri korkeuksilla olevien paikkojen välillä. Ilman tasoa kohteen siirtäminen pystysuunnassa vaatisi paljon enemmän voimaa. Lisäksi se voi auttaa siirtämään esineitä turvallisesti alaspäin.

Käyttämällä lapsen liukumäkeä leikkikentällä esimerkkinä, jos lapsi on lavalla maanpinnan yläpuolella ja putoaa korilta suoraan alas, hänellä on suuri todennäköisyys loukkaantua. On totta, että se olisi nopeampi, mutta se ei varmasti ole turvallista. Jos lapsi käyttää liukumäkeä, esimerkkiä kaltevasta tasosta, hän laskeutuu hitaammin ja turvallisemmin. Samoin jos lapsi yrittäisi kiivetä huipulle, se vaatisi paljon enemmän vaivaa kuin jos hän kävelisi liukumäkeä ylös.

Kaltevalle tasolle on monia sovelluksia, ja niistä on monia esimerkkejä ihmisten jokapäiväisessä elämässä. Esimerkkejä ovat luiskat, liukumäet, kourut, veitset ja luukut. Saattaa tuntua oudolta, että veitsi luokitellaan tällä tavalla, mutta läheltä katsottuna veitsen terä paljastaa kaltevuuden alaspäin.

Kun esine on kaltevalla tasolla, siihen kohdistuu kolme päävoimaa. Nämä voimat ovat normaalivoima, painovoima ja kitkavoima. Vaikka ilmanvastus on voima esineeseen, sitä ei yleensä oteta huomioon, koska se on tyypillisesti vähäinen. Normaalivoima on kohteeseen kohdistuva voima, joka on kohtisuorassa (90 °) kaltevuuteen nähden. Painovoima on voima, joka vetää esineen suoraan sen alle. Lopuksi kitkavoima on tason suuntainen. Kokeilun ja erehdyksen sijasta henkilö voi ennalta määrittää, voidaanko objektia siirtää tasossa, käyttämällä kaavaa, joka sisältää nämä kolme voimaa, kohteen massan ja kaltevuuden kulman.