Enkla maskiner Olika hjälpmedel för att underlätta arbetet: Hävstänger Lutande plan Skruv Block 1

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. 2

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.  3

Lutande plan 16-09-27 4 4 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 5

16-09-27 6 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. 7

Hävstänger 8

Hävstången 16-09-27 9 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.   10

Hävstänger förekommer i många av de föremål vi använder dagligen, exempelvis saxen, hovtången, nötknäpparen och hålslaget. 11

Hävstång Vridmoment = kraften x hävarmen Vridningspunkt hävarm Kraften 12

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? 13

Hävstång i jämvikt Vridningsförmåga = 400N x 4m = 1600 Nm 2m 4m 800 N 400N Vridningsförmåga = 400N x 4m = 1600 Nm Vridningsförmåga = 800N x 2m = 1600 Nm 14

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.  15

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 16

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. 17

Block Om ett tungt föremål hängs i två linor istället för en behöver varje lina bara bära halva tyngden. 18

Mekaniskt arbete Du använder en kraft som gör att föremålet förflyttas mot kraftens riktning 19

16-09-27 20 20 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 = F x S Arbetet får då enheten Newtonmeter förkortas Nm = Joule förkortas J 16-09-27 21 21 21

16-09-27 22 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 23

Hur mycket arbete som uträttas på en viss tid 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 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 25

Om du väger 60kg använde du kraften 600N F=600N 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 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 27

Energi är lagrat arbete Energi mäts därför också i enheterna Nm eller J 16-09-27 28 28

Kom igen gubbe lilla, klättra nu! Alltså: Man beräknar arbetet genom att ta ”antalet Newton” multiplicerat med antalet meter. Lätt va? Bravo! Du har nu klättrat 2 meter, och trotsat en tyngdkraft på 800N. (80 kg • 10) Om du ”motarbetar” en kraft så säger man att du utför ett fysikaliskt Arbete Lystring! Det innebär att du utfört ett arbete. Arbetets storlek beräknas så här: Kom igen gubbe lilla, klättra nu! Hmmm… Arbete & arbete…du ska få.. Arbete=kraft•väg Alltså: 800N•2m Det blir 1600Nm 80 kilo att släpa på… Micke Sundström, Granbergsskolan 7-9, Bollnäs – www.lektion.se