Arbete, energi och effekt
-Arbete att övervinna krafter!
Fysikaliskt arbete är när man
övervinner en kraft.
Vilka krafter har vi som kan
övervinnas?
Centripetalkraft
Friktionskraft
gravitationskraft
Hur beräknar man tyngden hos
ett föremål?
Massan multiplicerat med
tyngdaccelerationen som är ca 10
Ex Klas massa är 80 kg hur stor är tyngden?
Vilken enheten har tyngd?
Vilka av dessa är fysikaliskt
arbete?
Arbete i fysisk mening är när man övervinner en kraft.
Hur stort är arbetet då?
När man beräknar arbetets storlek är det kraften i
rörelseriktningen multiplicerat med sträckan.
Hur stort är arbetet?
1m
Formeln som används för att
beräkna arbete är W=F*s
W = 10N * 1m = 10Nm = 10J
Du skall gå upp för trappan vilket arbete
utför du?
3m
Du skall överraska din kompis med ett paket
Som du tar med dig till toppen i Eiffeltornet som är 320m högt.
Hur stort arbete uträttar du på paketet
Massa 1,5 kg
Du skall släpa denna pulka i 1 km. Hur stort arbete har du uträttat då?
200 N
Tyngdlyftaren håller denna vikten på 250kg i 10 sekunder.
Han är 170cm lång. Hur stort arbete uträttar han under dessa 10 sekunder?
Hur fungerar ett lutande plan?
Det är samma arbete som utför oavsett
hur lådan kommer upp. Det är sträckan
och kraften som ändras.
Om vi säger att lådans massa är 10kg och
att höjden på planet är 1m . Hur stort arbete
krävs det då för att få upp lådan?
W= 100 *1 = 100Nm
Om vi istället drar upp lådan på en kärra, så är
arbetet lika stort men sträckan vi kör är längre (4m)
Då ser vi att kraften blir mindre!
W=F*s
100= F * 4
F = 25N
Det är samma arbete som utför oavsett hur
lådan kommer upp. Det är sträckan och
kraften som ändras.
Mekanikens gyllene
regel
Det man vinner i kraft förlorar man i väg
Gungbräda
100 kg
100 kg
Vad krävs för att det
skall väga jämt?
Vad händer nu?
Gungbräda
Vad händer nu?
Gungbräda
200 kg
Om avståndet mellan vridningspunkten och 200 kg vikten
är dubbelt så stort som mellan 100 kg vikten och
vridningspunkten så väger det jämt. Arbetet blir lika stort.
Hävstänger
Man tittar då på hävstångens längd från
vridpunkten och ut till föremålet. I detta
För att lyfta stenen så krävs det en
fallet är det 4 ggr så långt mellan handen
kraft på 1000N. Men med hjälp av
och vridningspunkten som mellan stenen
en hävstång kan man minska
och vridningspunkten. Alltså behövs det
kraften som krävs.
bara en ¼ av kraften 250 N
F
Vridningspunkten
2,0 m
100 kg
Hävstänger: Här gäller mekanikens
gyllen regel!
0,5 m
Energi
Energi är ett stort begrepp med många olika
delar. Energi är lagrat arbete.
Energi kan aldrig öka, minska eller försvinna.
Den kan bara omvandlas till andra former.
Några olika former av energi:
Lägesenergi, rörelseenergi, värmeenergi,
elektriskenergi osv.
”Energiprincipen”
James Joule (1818-1889)
Energin är oförstörbar och kan inte heller
skapas ur intet, bara omvandlas från en
form till en annan.
Från arbete till energi
För att du skall lyfta denna kula krävs det ett
muskelarbete från dina muskler. Hur stor detta
arbete blir beror på massan och sträckan.
Detta arbete kan utföras tack vare lagrad kemisk
energi i dina muskler.
Den energi som du tillfört klotet kan inte
försvinna, utan bara omvandlas enligt
energiprincipen. Den omvandlas till lägesenergi
Lägesenergi blir till rörelseenergi
Om inte kulan har något att stanna emot
omvandlas lägesenergin till rörelseenergi.
Formeln för att beräkna lägesenergi är den
samma som för arbete men uttrycks:
Wp = mg∆h
Ex om kulan väger 1 kg och lyfts 2 m så blir
lägesenergin Wp = 1 * 10 * 2 = 20 J
Energi
Värme är en form av rörelseenergi. Ju mer värmer
man tillför ett ämne desto större är rörelserna på
atomerna i ämnet.
Det är också här de tre aggregationstillstånden
kommer in, fast, flytande och gas
Det finns dock en temperatur då inga
värmerörelser förekommer. Den kallas den
absoluta nollpunkten. -273.15°C eller 0°K
Rörelseenergi
Wk är den officiella beteckningen på
rörelseenergi.
Vid beräkning av rörelseenergi används
följande samband Wk = ½ mv2
Effekt
Effekt handlar om hur mycket arbete man
utför under en viss tid.
P = W/t
Ju snabbare man gör ett arbete desto högre blir
effekten.
Utvecklade du en hästkraft? 736 W.
