Repetition
Mekaniskt arbete och effekt
De enkla maskinerna
•
•
•
•
•
•
•
Det finns sex enkla maskiner:
lutandeplanet
kilen
Skruven
Hävstången
Hjulet
blocket
Gamla maskiner
• Man vet inte när dessa maskiner uppfanns
men de har funnits väldigt länge.
• Kilen är troligtvis äldst. Man har funnit fynd
som är 250 000 år gamla.
• Lutandeplanet användes troligen vid
bygget av pyramiderna för 5000 år sedan.
Gamla maskiner
• I den gamla staden UR i Mesopotanien har
man hittat hjulliknande föremål från 4-5000
år f.kr.
• Arkimedes 287-212 f.kr. kände till både
hävstången och skruven. (samt alla andra)
• Skruven och block och talja är troligen de
yngsta uppfinningarna.
Mekanikens gyllene regel
• De enkla maskinerna
bygger alla på samma
princip:
• ”Det man vinner i kraft
förlorar man i väg”.
Skruven och lutande planet
Block och talja
Hävstång och balansbräda
Ex problem
• Sara vill gunga på en gungbräda med sin
pappa. Sara väger 25 kg och sitter 3
meter från vridningspunkten. Saras pappa
väger 75kg. Hur långt från
vridningspunkten ska han sitta för att
gungbrädan ska väga jämnt?
Lösningsförslag
• F1 x l1 =F2 x l2
• 250N x 3m = 750N x 1m
750Nm
= 750Nm
• Pappan ska sitta 1 m från
vridningspunkten.
De enkla maskinerna är
kraftförstärkare
• De enkla maskinerna bygger på olika typer
av kraftförstärkning.
• Det kan innebära en längre sträcka men
mindre kraft behövs.
Definitionen för arbete
• Ett mekaniskt arbete utförs när
• En kraft övervinns (t.ex. tyngdkraften)
• En förflyttning sker samtidigt
När utförs ett arbete
• A. En resväska lyft 20cm över marken och bärs
20m till en taxi.
• B. En resväska lyfts ned från rullbandet.
• C. En resväska lyfts 60cm till bagageluckan på
taxin.
• D Resväskan dras på sina hjul 20 meter till en
dörr
• Rätt svar:
• C och D
Hur stort är arbetet?
• En resväska väger 20 kg och lyfts upp 50
cm till bagageluckan på en taxi.
• W= F · s
• = 200N · 0,5 m
• = 100 Nm
• Svar: arbetet som utförs är 100Nm
• Person B utför arbetet
600Nm när han lyfter upp
vagnen 2 meter.
• Person A drar upp en lika
tung vagn som B. Hur
mycket väger vagnarna?
(Bortse från
människornas vikt)
Lösningsförslag
• W = F ∙S
sträckan är 2m och
arbetet
600Nm
• 600Nm = F ∙ 2m
• 600Nm/2m = 300 N
• 300N/10 = 30kg
• Svar: vagnarna väger 30kg
Energi = lagrat arbete
• Ett föremål får lägesenergi när det lyfts upp
till en högre höjd.
• Lägesenergin är lika stort som arbetet att
lyfta upp föremålet.
• Arbete mäts i Nm och energi i joule
• 1Nm = 1 joule (J)
Ex arbete och lägesenergi
• Hur stor lägesenergi har en människa (50kg) fått
när den åker hiss upp till 4:e våningen (8m)
• Arbetet W =F · s
W=500N · 8m
W= 4000Nm = Lägesenergi
• Svar: Personen har fått lägesenergin 4000 joule
Rörelseenergi
• När ett föremål lyfts upp till en högre höjd
har det fått lika mycket lägesenergi som
arbetet att lyfta upp föremålet.
• Lägesenergi kan
omvandlas till
rörelseenergi.
problem
• Hur mycket rörelseenergi
har ett föremål när det
fallit ned 2 m? Föremålet
väger 2 kg och har lyfts
upp till en höjd av 8m.
• W = F∙s
•
= 20N·8m
=160NM = 160J
• När det har fallit 2m har den
läges energin 20·6m=120J
alltså är rörelseenergin 160J120J = 40J
Svar: Rörelseenergin är
40joule efter att den har fallit 2
meter
• (När den träffar marken har alla
lägesenergi omvandlats till
rörelseenergi)
Effekt
• Beskriver hur effektivt arbetet är.
W
arbete
• P =-------- =--------------= J/s = watt (W)
t
sekunder
Problem
• Hur många hästkrafter har
motorcyklarna? Vikt 250kg
De kör upp för backarna och
når en höjd 500m ö. h.
• Motorcykel A kör sträckan på
60 s
Motorcykel b kör sträckan på
100 s
• 1hkr = 736W
• Arbetet är lika stort A =F·s
2500N ∙500m =1250 000NM
=1250 000 (J)
• P = A/t
(arbete/sekunder)
• Mc A: P= 1250 000J/60
=20833W
20833W/ 736 ≈ 28hkr
• Mc B: P = 1250 000J/100s
=12500W
12500W/ 736 ≈17hkr
energiprincipen
• ”Energi kan aldrig förstöras eller nyskapas,
energi kan bara omvandlas mellan olika
energiformer”
• Till slut omvandlas all
energi till värmeenergi.
Problem
• Beskriv de energi omvandlingar som sker
när en lastbil (8 ton) kör upp ett lass snö
(16 ton) till toppen av Hammarbybacken
187m ö.h.
Lösningsförslag
• Lastbilen drivs av diesel. Diesel framställs ur olja. Oljan
kommer från förmultnade växter. Energin som gjorde att
växterna växte upp kom från solen via strålningsenergi
och lagrades i växterna med hjälp av fotosyntesen. När
växterna förmultnade och efter årtusenden omvandlats till
olja har energin omvandlats till kemisk energi. Ur oljan
framställs diesel, ett fossilt bränsle. Med hjälp av en
motor kan dieseln omvandlas till rörelseenergi. När
lastbilen kör upp till toppen omvandlas rörelse energin till
lägesenergi. Snön har nu fått lägesenergin (16000kg·10
∙187m) =29920kJ. När våren kommer och solen smälter
snön omvandlas snön till vatten. När vattnet har runnit
ned för backen har all lägesenergi omvandlats till
rörelseenergi.
• Strålningsenergi från
solen
• Kemisk energi i växterna
• Kemisk energi i oljan
• Kemisk energi i dieseln
• Rörelseenergi i motorn
(en del av energin blir
värmeenergi)
• Arbete att köra upp
• Lägesenergi vid toppen
• Rörelseenergi när allt snö
smält.
• Vatten dunstar pga värme
• Får lägesenergi i molnen
• Rörelseenergi när det
regnar osv…
För att nå E
• Redogöra för enkla
maskiner
• Mekanikens gyllene
regel
• Definitionen för arbete
• Beräkna arbete
• Skilja på lägesenergi
och rörelseenergi
• Beräkna effekt
För högre betyg
•
•
•
•
Svårare beräkningar av arbete och effekt
Korrekta redovisningar (t.ex. enheter)
Energiprincipen
Energiomvandlingar
Testa dig själv
• 9:1sid 256 och 9:2 sid 260
• Sammanfattning sid 268
• Finalen, alla uppgifter som inte har med
elektricitet att göra.
• 11:1 sid 309 1, 2, 3, 8
