MEKANIK OCH ARBETE Arbete energi effekt och rrelse
MEKANIK OCH ARBETE Arbete, energi, effekt och rörelse
ENERGI • För att utföra ett arbete behövs energi • Många apparater använder elektrisk energi • Vissa motorer använder bensin som innehåller kemisk energi • Levande organismer använder också kemisk energi
ENERGI • Ett objekt kan vara i olika tillstånd beroende på om de är stilla eller i rörelse • I fysiken kan de benämnas med olika energitillstånd • Lägesenergi (potentiell) • Rörelseenergi (kinetisk) • Elastisk energi • Dessa olika energitillstånd kan sedan utnyttjas för att få ut tex elektrisk energi eller utföra ett arbete
LÄGESENERGI •
RÖRELSEENERGI •
ELASTISK ENERGI • Elastisk energi – när ett objekt påverkas av en kraft men är fortfarande stilla • Denna energi finns lagrad i föremålet och kan bli rörelseenergi • • Pilbåge Gummiband Studsboll Fjädrar
ENERGIPRINCIPEN Energi kan varken skapas eller förstöras. Det kan bara omvandlas i olika former. När elektrisk energi används i en maskin övergår den till en rörelseenergi och värmeenergi. Om man hoppar från en trampolin i ett badhus omvandla all lägesenergin man hade till rörelseenergi innan man når vattnet.
MEKANIKENS GYLLENE REGEL • För att utföra ett arbete används ofta enkla maskiner • Dessa brukar vara hävstänger och lutande plan • De gör så att vi inte behöver använda lika stor kraft • Man måste dock utföra kraften på en längre sträcka • Detta brukar kallas för mekanikens gyllene regel Det man vinner i kraft, förlorar man i väg
MEKANIKENS GYLLENE REGEL Exempel – Hävstång Arbetet på båda sidor om mittpunkten kommer vara lika stort På vänster sida ska en sten lyftas upp 2 dm och på höger sida trycker man hävstången 2 m. Kraften på höger sida kommer vara mindre än vad stenen väger tack vare att man har ökat sträckan som man ska utföra kraften på.
MEKANIKENS GYLLENE REGEL Exempel – Lutande plan Istället för att lyfta upp tunga maskiner på ett släp brukar man använda en ramp för att rulla upp maskinen. Det gör att kraften som behövs är mindre, men rampen är mycket längre än höjden på släpet
MEKANIKENS GYLLENE REGEL • Andra exempel på mekanikens gyllenen regel • • • Skruvar Saxar Kofot Vägar upp för branta berg Växlarna i cykeln mm
DATORLABB MEKANISK ENERGI • https: //phet. colorado. edu/sims/html/energy-skate-park-basics/latest/energy-skatepark-basics_en. html
ARBETE • Arbete inom fysik är inte samma som i vardagligt tal • Arbete = ett föremål som förflyttats med hjälp av en kraft (F) under en viss sträcka (s) • Formel W=F*s • Enheten mäts i Newtonmeter (Nm) eller i joule (J) 1 Nm = 1 J • För att få fram kraft kan man ta vikten multiplicerat med 9, 82 (eller 10) • Formel F=m*10
ARBETE Exempel 1 En låda som väger 5 kg bärs en sträcka på 13 meter. Hur stort är arbetet? W=F*s (5 kg*10) * 13 m = 650 Nm Svar: Arbetet blir 650 Nm
ARBETE Exempel 2 En lyftkran hissar upp en container, som väger 2 ton, upp på en båt. Höjden upp till båten är 24 meter. Vad blir arbetet? W = F*s (2000 kg*10)*24 m = 480 000 Nm Svar: Arbetet för lyftkranen blir 480 000 Nm (480 k. Nm)
EFFEKT •
EFFEKT Exempel – Effekt En lyftkran lyfter en last som väger 400 kg (4000 N). Lasten lyfts upp till en höjd av 3 m. Hur stor blir effekten om det tar 6 sek att lyfta upp lasten? Arbete W = F*s = 4000 N * 3 m = 12 000 Nm Effekt P = W/t = 12 000 Nm/6 sek = 2000 W = 2 k. W
REPETITION KRAFTER • När ett föremål utsätts för en kraft ritar man in en pil som föreställer kraften • Pilen börjar vid angreppspunkten • Riktningen visar åt vilket håll kraften verkar • Storleken på pilen visar hur mycket kraft det är • Ibland kan flera pilar ersättas med en pil, den kallas resultant
REPETITION KRAFTER • Resultanten av en kraft kan bestämmas på olika sätt • Om två krafter är riktade år samma håll summerar man dem • Om två krafter är riktade åt omsatt håll kollar man differensen • Krafter i vinkel till varandra kan man rita upp ett kraftparallellogram 5 N 3 N Resultant: 5 N + 3 N = 8 N 2 N 6 N Resultant: 6 N - 2 N = 4 N nt R lta u s e
REPETITION KRAFTER Åt vilket/vilka håll påverkar krafter objekten i bilderna?
- Slides: 21