Еще из школьной программы мы помним некоторые законы физики, которые участвуют в силах воздействующих на тело, которое двигается по наклонной плоскости. В нашем случае, наклонной плоскостью у нас является скат детской горки и некий ее пользователь, который по ней съезжает.

1. Давайте рассмотрим схему приложения сил в пространстве, которые и влияют на многие факторы при пользовании (скатывании) с горок.

Второй закон Ньютона.

На схеме мы видим векторное изображение сил, действующих на тело пользователь горки) и реакцию опоры (ската горки). В данном случае наша горка имеет некоторые шероховатости, которые и определяют F трения и имеет некоторый коэффициент трения м

F тр- сила трения,

N- сила нормальной реакции опоры,

μ- коэффициент трения

a- ускорение (действует по направлению движения, вдоль горки)

α- угол наклона горки к горизонтальной плоскости

Мы все помним, что по второму закону Ньютона, ускорение тела (к примеру скатывающегося по горке ребенка) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе. 

F=ma или a=F/m

Если на тело действует сразу несколько сил, то в данную формулу подставляется равнодействующая всех сил, то есть их векторная сумма. 

В проекции на ось Х, вдоль которой тело движется равноускоренно: mg⋅sinα–Fтр=ma

В проекции на ось Y можно записать следующее уравнение: N=mg⋅cosα

При этом сила трения, составит

Fтр=μN
Fтр=μmg⋅cosα

Подставив силу трения и сократив на массу имеем следующее: a=g(sinα–μcosα), т.е. мы можем найти ускорение движущегося человека по склону горки, понимая, что угол наклона ската обычно составляет 30 градусов, а ускорение свободного падения g=9,8 м/с² , с коэффициентом трения для полиэтилена, равного примерно 0,4, считаем и получаем величину ускорения, a=1,5 м/с²

Так как тело движется равноускоренно с отсутствием начальной скорости, делаем вывод:

L=at²/2

Подставив значения длины поверхности ската, равной к примеру 3 метра (при высоте 1,5 метра) и при значении угла наклона 30 градусов, а именно такой угол обычно используется при производстве горок, получим примерно, что скорость V=3,7 м/сек. или 13,3 км/час.

Теперь надо бы посмотреть, какую длину тормозного участка нам нужно иметь, для полной остановки. Предположим, что это будет плоскость, параллельная земле, тогда по аналогии с наклонной плоскостью, мы можем учесть все векторы сил и получить следующие отношения:

N (нормальная реакция опоры, которая будет вертикальна тормозной площадке)=mg

Сила трения при этом на этой горизонтальной поверхности будет равняться F=μmg,

Подставив формулы сил и энергии в выражение для закона изменения энергии, мы получим длину тормозного участка:

Имея данные, что высота старта горки находится на высоте 1,5 метра, при наклоне горки 30 градусов и коэффициенте трения 0,4, получим длину тормозного пути равную примерно 1,1 метра. Надо иметь ввиду, что данный коэффициент трения имеет примерное значение и истинное его значение можно получить только эмпирическим путем.

При этом, мы конечно не учитываем в данном расчете, что сопряжение наклонной поверхности горки и участка торможения, должно иметь плавное изменение угла наклона для комфортного катания по горке. Данный нюанс мы всегда учитываем при проектировании и последующем изготовлении и производстве детских горок и скатов из нержавеющей стали или производстве горок из пластика (линейного полиэтилена низкого давления), которые могут являться дополнением при строительстве детских игровых площадок и развлекательных пространств.

Если у Вас возникло непреодолимое желание заказать изготовление горки на нашем производстве, то Вы можете связаться с нашими инженерами, для уточнения всех нюансов конструкции скатов и нахождению оптимальных для Вас вариантов. Купить и заказать серийные, готовые горки из стали или пластика можно в нашем интернет магазине горок, на странице “Магазин готовых решений”.