Arbete – Energi - Effekt
Mekanisk energi
Dragningskraft
Friktionskraft
Mekaniskt arbete
Lyftkraft
Rörelseenergi
Värme
Mekanikens gyllene regel
Lägesenergi
Elektrisk energi
Vad är en kraft?
En kraft är något som kan få saker att röra på sig eller stanna.
Som i det klassiska exemplet med Newton som fick ett äpple i huvudet. Det sägs att det var så han kom på jordens dragningskraft
Hur beräknar man tyngden hos ett föremål?
Tyngd = Massan (i kg) • 10 (tyngdaccelerationen)
Vilken enheten har tyngd?
Newton
Krafterna som verkar på en låda
Vilken verkan en kraft har beror på tre saker:
Fysikaliskt arbete är när man övervinner en kraft.
Vilka krafter har vi som kan övervinnas?
Friktionskraft
(Centripetalkraft)
Gravitationskraft
Ett mekaniskt arbete uträttar du endast,
om du använder en kraft som gör att
föremålet förflyttas i kraftens riktning.
Vad menas med mekaniskt arbete?
Friktion
Hur stor friktionen blir mellan två föremål beror på hur ojämna ytorna är samt vilket material de är gjorda av.
Rullfriktion
Det är när de båda materialen som möts rullar på varandra. Denna typ av friktion är mycket låg.
Glidfriktion
Det är när två ytor gnids mot varandra. Detta ger upphov till en högre friktion. Hur hög den blir beror på underlaget och tyngden.
Mekaniskt arbete
Du uträttar ett mekaniskt arbete, eftersom föremålet förflyttas i den riktning du skjuter det.
Ju tyngre föremålet är och ju längre du släpar eller lyfter föremålet, desto större arbete uträttar du.
Mekaniskt arbete
Arbete = kraft ∙ väg
Enhet: Newtonmeter Nm, 1 Nm= 1 J (Joule)
Arbete
En kraft, som flyttar på något en viss väg, uträttar ett arbete
Arbetet = kraft ∙ väg
Arbete mäts i enheten Nm (Newtonmeter)
vägen = 10 m
Arbete 5 · 10 = 50 Nm
10 kg
F = 5 N
Lägesenergi
Lägesenergi är energi som ¨kan läggas på hyllan och sparas¨ för att senare fås tillbaka som t.ex. rörelseenergi då föremålet ramlar ner
Lägesenergi mäts alltid relativt en 0-nivå
0-nivån kan väljas fritt
Över 0-nivån är lägesenergin positiv
Under 0-nivån är lägesenergin negativ
1 kg
Lägesenergi 40 J
1 kg
2 m
Lägesenergi 0 J
1 kg
0-nivå
Lägesenergi -20 J
Lägesenergi mäts i enheterna J, Joule eller Nm, Newtonmeter
4 m
Värme
Rörelseenergi
Allt som rör sig och väger något har en rörelseenergi.
Ju större fart och massa ett föremål har desto större är rörelseenergin
(E k = (m · v 2 ) / 2)
10 kg
10 m/s
(Rörelseenergi 500 J)
20 kg
10 m/s
(Rörelseenergi 1000 J)
20 kg
20 m/s
(Rörelseenergi 4000 J)
Rörelseenergi mäts i enheterna:
Energiomvandling �oavsett mellan vilka former energin omvandlas�får man alltid värmeenergi som biprodukt
Kemisk energi Värme Mekanisk energi
�Vattenkraftverk�
Energiprincipen:
Energi kan varken skapas eller förstöras,
bara omvandlas i olika former.
DE ENKLA
MASKINERNA
Hjulet
Kilen
Skruven
Blocket
Hävstången
Lutande planet
Egyptens pyramider byggdes i princip enbart med hjälp av enkla maskiner.
LUTANDE PLAN
MEKANIKENS GYLLENE REGEL
Vad man vinner i kraft förlorar man i väg
Mekanikens gyllene� regel
Det man vinner i kraft förlorar man i väg
KILEN
SKRUVEN
ENARMAD HÄVSTÅNG
Hävstänger
100 kg
0,5 m
2,0 m
Hävstänger: Här gäller mekanikens gyllen regel!
F
För att lyfta stenen så krävs det en kraft på 1000N. Men med hjälp av en hävstång kan man minska kraften som krävs.
Vridningspunkten
Man tittar då på hävstångens längd från vridpunkten och ut till föremålet. I detta fallet är det 4 ggr så långt mellan handen och vridningspunkten som mellan stenen och vridningspunkten. Alltså behövs det bara en ¼ av kraften 250 N
ENARMAD HÄVSTÅNG
TVÅARMAD HÄVSTÅNG
Gungbräda
Vad krävs för att det skall väga jämt?
Vad händer nu?
100 kg
100 kg
BLOCKET
BLOCK OCH TALJA
Mekanisk effekt
En kraft, som flyttar på något en viss väg, uträttar ett arbete.
Effekt handlar om hur lång tid det tar att utföra ett visst arbete.
Arbetet = kraft ∙ väg Enhet: Nm, J
Effekt = arbete ∕ tid Enhet: J / s = W
Vägen = 10 m
Tiden = 25 s
Arbete: 5 ∙ 10 = 50 Nm = 50 J
Effekt: 50 ∕ 25 = 2 J/s = 2 W
10 kg
F = 5 N
Energikvalitet
Spillvärme från en�bilmotorn är svår att�utnyttja.
Verkningsgrad
Den del av energin som kan användas till ”nyttiga” ändamål kallas för verkningsgrad.
30% av energiinnehållet i drivmedlet används till att driva bilen framåt och 70% avgår som värme.
� Verkningsgraden är 30%