Enkla maskiner
Olika hjälpmedel för att underlätta arbetet:
• Hävstänger
• Lutande plan
• Skruv
• Block
Lutande planet
Ett lutande plan kan beskrivas som en ramp som leder från en nivå
till en annan. Att dra en vagn uppför en svagt lutande ramp är
betydligt lättare än uppför en brant. I gengäld är man tvungen att dra
vagnen en längre sträcka när man använder en mindre kraft.
Utan det lutande planet skulle Egyptens pyramider aldrig ha kunnat
byggas.
Stenblocken till pyramiderna placerades på slädar, som drogs upp
längs ramper med lätt lutning. Mellan medarna spändes en stång,
och i stången fästes rep. Vid repen band man hundratals män som
fick tjänstgöra som dragare. För att minska friktionen stod några
personer längst fram på släden och hällde vatten på marken.
Lutande plan
16-09-27
4
Lutande plan
Istället för att lyfta cykeln rakt upp kan vi rulla den
uppför en planka.
Sträckan blir längre men man behöver inte ta i lika
mycket
16-09-27
6
Mekanikens gyllene regel:
Det man vinner i kraft förlorar man i
väg.
Det betyder: För att uträtta ett visst arbete
kan man använda en liten kraft om man
går en längre väg.
Hävstänger
Hävstången
16-09-27
9
Hävstången
En hävstång är en anordning där två eller
flera krafter verkar kring en vridningspunkt.
I hävstången på figuren påverkas huset
av en stor kraft medan mannen
använder lite muskelkraft.
Hävstänger förekommer i många av de
föremål vi använder dagligen, exempelvis
saxen, hovtången, nötknäpparen och
hålslaget.
Hävstång
Vridningspunkt
Kraften
hävarm
Vridmoment = kraften x hävarmen
2m
4m
?N
800 N
Om den lilla gubben istället väger 20 kg. Hur långt
ifrån mitten måste han då sätta sig för att det ska
bli jämvikt?
Hävstång i jämvikt
2m
4m
400N
800 N
Vridningsförmåga = 800N x 2m =
1600 Nm
Vridningsförmåga = 400N x 4m = 1600
Nm
Skruven
Skruven, som i själva verket är ett slags
lutande plan, används i våra dagar i
många verktyg och redskap, exempelvis i
vissa borrar och vispar, i domkraften och i
växtpressar.
Skruv
På en skruv har gängorna en viss lutning som
egentligen är ett långt lutande plan
Ju mindre lutningen är desto lättare är det att skruva
in skruven, men man måste skruva fler varv
Arkimedes skruv
Den grekiske matematikern Arkimedes (287-212
f.Kr.) tros vara den som uppfann "skruven utan
ände”.
Arkimedes skruv är en populär pumpanordning i
stora delar av världen eftersom det är en enkel
och billig konstruktion, med stor kapacitet, men
med få delar som kan gå sönder.
Block
Om ett tungt föremål hängs i två linor istället för en
behöver varje lina bara bära halva tyngden.
Mekaniskt arbete
Du använder en kraft som gör att föremålet
förflyttas mot kraftens riktning
16-09-27
20
Mekaniskt arbete
Man uträttar ett mekaniskt arbete när man
använder en kraft för att förflytta ett föremål mot
kraftens riktning.
Kraft mäts i Newton förkortas N
Sträckan (vägen) mäts i meter förkortas m
Arbete = kraft x väg
W=FxS
Arbetet får då enheten Newtonmeter förkortas Nm =
Joule förkortas J
16-09-27
21
16-09-27
22
Effekt - exempel
En lyftkran lyfter 30 kg = 300 N
Höjden är 3 m
Det tar 3 s
Arbetet blir 300N ∙ 3m = 900 Nm
Effekten Arbetet = 900 = 300 W
Tid
3
3000 W = 3 kW
Effekt
Hur mycket arbete som uträttas på en viss tid
Effekt = Arbete/Tid
Enhet: Watt (W)
1 W = 1Nm/s = 1Joule/s
16-09-27
24
Effekt
Hur effektivt något är.
Hur lång tid det tar att uträtta ett arbete.
T.ex. springa uppför en trappa fort eller sakta
Effekt = Arbete
Tid
Enheten är Watt (efter skotten James Watt)
Man kan också använda Nm/s eller J/s
När du sprang i trappan förflyttade du dig 6 meter i
höjdled.
S=6m
Om du väger 60kg använde du kraften 600N
F=600N
Arbetet du uträttade blir då W= 600N X 6m = 3600Nm eller
Joule
Om du sprang upp för trappan på tiden 6 sekunder t=6s
Den effekt du utvecklar är då 3600J/6s = 600J/s eller
600W
16-09-27
26
Lägesenergi och rörelseenergi
Det behövs alltid någon form av energi
för att utföra ett arbete.
Energi = lagrat arbete
Energin i bensinen till en bensinmotor
Kemisk energi (mat) till människan
Energi är lagrat arbete
Energi mäts därför också i enheterna Nm eller J
16-09-27
28
Alltså:
Bravo!
Du genom
har nu klättrat
2 meter,
Man beräknar arbetet
att
trotsat en tyngdkraft på
ta ”antalet Newton”och
multiplicerat
Om meter.
du ”motarbetar”
800N. (80 kgen
• 10)
med antalet
kraft så säger man att
Lystring!
Lätt du
va?utför ett fysikaliskt
Det innebär
att du utfört
Arbete
ett arbete. Arbetets
storlek beräknas så här:
Kom igen gubbe lilla,
klättra nu!
Hmmm…
Arbete=kraft•väg
ArbeteAlltså:
&
arbete…du
ska få..
800N•2m
Det blir 1600Nm
80 kilo
att släpa
på…
Micke Sundström, Granbergsskolan 7-9, Bollnäs – www.lektion.se
