Övriga foton: Pronto/Bertil Karpsten; Shutterstock
Kopieringsförbud
Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Det är ett engångsmaterial och får därför, vid tillämpning av Bonus Copyright Access skolkopieringsavtal, överhuvudtaget inte kopieras för undervisningsändamål. Inte ens enstaka sida får kopieras, dock får enstaka fråga/övning kopieras för prov/skrivning. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller Bonus Copyright Access.
Vid utgivning av detta verk som e-bok, är e-boken kopieringsskyddad.
Användning av detta verk för text- och datautvinningsändamål medges ej.
Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman eller rättsinnehavare.
Studentlitteraturs trycksaker är miljöanpassade, både när det gäller papper och tryckprocess.
Arbete–Energi–Effekt
Vad menas med mekaniskt arbete?
Vad man i dagligt tal menar med arbete, har du säkert en uppfattning om. När du sitter och kämpar med dina läxor, tycker du säkert att du uträttar ett arbete. Inom fysiken anser man emellertid inte detta, eftersom man där med arbete menar mekaniskt arbete. Ett mekaniskt arbete uträttar du endast, om du använder en kraft som gör att föremålet förflyttas i kraftens riktning. Därför uträttar du ett mekaniskt arbete, om du exempelvis lyfter ett föremål eller bär det uppför en trappa.
Då ett föremål släpas på ett underlag, försöker friktionskraften hindra rörelsen. Friktionen beror bland annat på att ytorna som glider mot varandra har små ojämnheter som griper tag i varandra. Om du släpar ett föremål med jämn fart, är din dragkraft lika stor som friktionskraften. Du uträttar ett mekaniskt arbete, eftersom föremålet förfIyttas i den riktning du drar. Ju tyngre föremålet är och ju längre du släpar eller lyfter föremålet, desto större arbete uträttar du.
Tomten i figuren ovan är kanske trött och tycker det är arbetsamt, men utför han något mekaniskt arbete just nu? Diskutera i klassen vem eller vilka i de båda figurerna som utför ett mekaniskt arbete.
Så här beräknas mekaniskt arbete
Det mekaniska arbetet beräknas som kraften multiplicerad med vägen. Med ’’väg’’ menar man den sträcka som ett föremål förflyttas i kraftens riktning. Om kraften anges i newton och vägen i meter, får man arbetet i newtonmeter (Nm). Ett annat namn på enheten för arbete är joule (J).
Trucken lyfter en låda som väger 100kg. Lådans tyngd är alltså 1000N. Arbetet som trucken utför blir större, ju högre lådan lyfts.
För att uträtta ett mekaniskt arbete behövs alltid någon form av energi Man måste tillföra elektrisk energi för att en elektrisk motor ska uträtta ett arbete. För att en bensinmotor ska kunna utföra något arbete behövs energi, som finns lagrad i bensinen. Även du själv behöver energi för att kunna uträtta ett arbete. Den energin får du som kemisk energi genom födan.
Att ta dig uppför en brant slalombacke "för egen maskin" är jobbigt. Du måste uträtta ett ganska stort arbete för att förflytta både dig själv och din utrustning upp till backens krön. Därför låter du gärna en skidlift överta detta arbete. Liften drivs som regel av en elektrisk motor. När ett föremål förflyttas till en högre höjd, säger man att det får större lägesenergi. Därför får du större lägesenergi, ju högre upp i slalombacken du kommer. När du står på backens krön, har du störst lägesenergi.
Även i en berg-och dalbana måste det utföras ett arbete för att dra vagnarna uppför. Ju högre upp på banan en vagn kommer, desto större blir vagnens lägesenergi.
När vagnarna i berg-och dalbanan börjar sin färd nedför banan, minskar lägesenergin undan för undan. Den omvandlas då i stället till en annan energiform som kallas rörelseenergi. Ju större fart vagnen får och ju större massa den har, desto större blir rörelseenergin. Den lägesenergi du har då du står uppe i slalombacken omvandlas också till rörelseenergi, när du åker nedför backen. Lägesenergi kan alltid omvandlas till rörelseenergi och tvärt om
Ju högre upp ett föremål förflyttas, desto större blir lägesenergin.
Ju högre upp ett föremål förflyttas, desto större blir lägesenergin
Ju större fart och massa ett föremål har, desto större är rörelseenergin
Ju större fart och massa ett föremål har, desto större är rörelseenergin.
Både energi och arbete anges i joule (J) eller Nm.
Både energi och arbete anges i joule (J) eller Nm.
Om du har utfört arbetet 500J för att förflytta ett föremål till en viss höjd, så har föremålet fått lägesenergin 500J.
Lägesenergi och rörelseenergi kallas med ett gemensamt namn för mekanisk energi . Energin kan på ett eller annat sätt utnyttjas för att uträtta ett arbete. Man kan därför säga att energi är lagrat arbete. En spänd pilbåge har energi. Den kan ju utföra arbetet som behövs för att skjuta iväg pilen.
Fjädern i urverk till äldre klockor har också energi, då fjädern är spänd. Fjädern uträttar det arbete som behövs för att hålla urverket igång och vrida runt visarna.
Energiprincipen
Som vi redan nämnt finns det många olika energiformer, exempelvis mekanisk energi, elektrisk energi, kemisk energi, värme. Även ljus och ljud är exempel på energi. Alla energiformer kan omvandlas i varandra, men att skapa energi ur ingenting är omöjligt. Energi kan inte heller förstöras. Energin som behövs för att driva en bensinmotor finns lagrad i bensinen. En del av energin använder motorn för att uträtta ett arbete, nämligen för att driva fram bilen. Tyvärr kan man inte dra nytta av all energi man tillför motorn. En stor del går till spillo, men den förstörs inte–den omvandlas till värmeenergi. Motorn blir ju varm.
Oavsett mellan vilka former energin omvandlas, får man alltid värmeenergi som biprodukt. Summan av den ’’nyttiga’’ energin och värmeenergin är lika stor som den energimängd man tillför. Det vi nu sagt brukar sammanfattas i något som kallas energiprincipen
Energiprincipen: Energi kan varken skapas eller förstöras. Den kan bara omvandlas i olika former.
Diskutera i klassen vilka energiomvandlingar som förekommer i figurerna.
Försök också ge exempel på andra energiomvandlingar.
Olika sätt att spara kraft
Sedan årtusenden har människan varit påhittig och använt olika hjälpmedel för att underlätta sitt arbete. När muskelkraften inte räckt till, har trästockar eller plankor använts som hävstänger och lutande plan. Sådana hjälpmedel brukar vi kalla enkla maskiner. Även idag spelar dessa en stor roll, eftersom de på olika sätt ingår i många av våra moderna maskinkonstruktioner.
När vi idag ska utföra arbeten som att lyfta eller förflytta tunga föremål kortare eller längre sträckor, tar vi ofta en maskin av något slag till hjälp. Tänk efter och ge exempel på sådana maskiner!
Lutande plan
Vi tänker oss att lastbilsflaket till höger är en meter högt. Om man ska lyfta upp motorcykeln på flaket, måste den således förflyttas just den sträckan.
Om vi använder en 2meter lång planka och rullar upp motorcykeln, måste den förflyttas en dubbelt så lång sträcka, men det räcker med en kraft som är hälften så stor. En planka eller liknande som används på detta sätt brukar kallas ett lutande plan
Mekanikens gyllene regel
I kuperad och bergig terräng bygger man inte vägarna rakt uppför bergväggen. Man låter dem i stället slingra sig uppåt som på bilden. Denna typ av vägar kallas serpentinvägar. Visserligen måste man färdas en längre sträcka för att ta sig upp, men det behövs en betydligt mindre kraft. Man vinner således i kraft, men förlorar i väg. Detta gäller även när man använder en hävstång eller ett lutande plan. Ju längre ett lutande plan är, desto mindre kraft behövs för att rulla eller släpa upp ett föremål. Men det måste då förflyttas en längre sträcka längs planet. Detta är ett exempel på det som kallas mekanikens gyllene regel:
Det man vinner i kraft, förlorar man i väg
Även när du cyklar gäller mekanikens gyllene regel. Ska du ta dig uppför en brant backe, lägger du in en lägre växel. Du kan då använda en mindre kraft, men som du säkert vet, måste du trampa fler varv på pedalerna för att förflytta dig en viss sträcka.
På en skruv har gängorna en viss lutning. Man säger att de har en viss stigning.
I princip är gängorna ett långt lutande plan som slingrar sig runt skruven. Se på sid9 hur man kan visa detta.
Ju mindre stigningen är, desto lättare är det att skruva in skruven, men man måste skruva fler varv. Även här gäller således mekanikens gyllene regel.
Block
Här är ytterligare ett exempel på en så kallad enkel maskin. Anordningen kan användas för att hissa upp tyngre föremål. Den består av två block (hjul med spår) och en lina som löper mellan blocken.
Alla figurerna visar samma låda
Lådan väger 80kg. Tyngden är alltså 800N.
Om vi hänger lådan i en lina som i fig1, måste således både linan och kroken kunna bära tyngden 800N.
Om vi däremot hänger lådan i två linor, blir påfrestningen endast 400N på varje lina.
Precis som i fig2 bärs här lådan upp av två linor. Därför behöver vi bara dra i linan med kraften 400N för att lyfta lådan. Halar vi in 1m av linan så höjs lådan endast 0,5m. Den vänstra delen av linan sitter fast i taketoch den punkten höjer vi ju inte. Även här gäller: Det man vinner i kraft, förlorar man i väg Blocket i taket ger ingen kraftbesparing, men det är bekvämare att dra nedåt i linaC än att lyfta i linan vid B.
fig1 fig2
fig3
fig4
Effekt
Vi tänker oss att du och en kamrat har tävlat om vem som kan dra en tungt lastad kärra uppför en backe på kortast möjliga tid. Vi antar att det tog 6min för dig att dra upp kärran, medan din kamrat behövde 7min. Visserligen utförde ni samma arbete, men du var effektivast, eftersom du gjorde arbetet på kortare tid. När man ska köpa en motor för att driva en pump, en hissanordning eller liknande, är man givetvis intresserad av hur stark motorn är. Men man vill också veta hur lång tid det tar för motorn att uträtta ett visst arbete. Man vill veta hur effektiv motorn är. Ju kortare tid det tar för motorn att utföra ett visst arbete, desto större effekt säger man att motorn har. Med effekt menar man hur stort arbete i newtonmeter eller i joule som uträttas under 1sekund.
Arbete Tid Effekt=
Effekten anges i watt (1W) 1W=1Nm/s=1J/s
Exempel:
En lyftkran lyfter en last som väger 400kg, d.v.s. tyngden är 4000N.
Lasten lyfts till en höjd av 3m.
Hur stor blir effekten om det tar 6s att lyfta upp lasten?
Lösning:
Arbetet=4000 3Nm = 12000Nm = 12000J
Effekten=J/s = 2000J/s = 2000W=2kW 12000 6
Vad är en hästkraft?
Ibland träffar du på en äldre enhet för effekt, nämligen hästkraft. Namnet är något missvisande, eftersom hästkraft alltså inte är någon kraft, utan en effektenhet. Begreppet hästkraft infördes av en skotsk fysiker och uppfinnare som hette James Watt. Han arbetade med att förbättra ångmaskinen. När han försökte förklara hur effektiv hans ångmaskin var, jämförde han med hästen. En ångmaskin på 20 hästkrafter kunde ersätta 20 hästar. Enheten hästkraft används fortfarande ibland när man talar om bilmotorer, men annars används den inte så ofta. Watt har ändå blivit ihågkommen, eftersom han fått ge namn åt den effektenhet vi idag använder. Om man vill omvandla hästkrafter till watt så gäller att1hästkraft=736W.
Verkningsgrad
En bensinmotor utnyttjar den kemiska energi som finns lagrad i bensinen. Det hade varit bra, om man kunde konstruera motorer som kunde omvandla all den tillförda energin till rörelseenergi. Även i moderna motorer går emellertid den största delen av energin till spillo genom att den omvandlas till värme i motorn. Man säger att bensinmotorer har låg verkningsgrad. Verkningsgraden är ett mått på hur bra en maskin drar nytta av den energi man tillför. Rent allmänt gäller att elektriska motorer har högre verkningsgrad än bensinmotorer. Som regel anges verkningsgraden i procent. En motor som har verkningsgraden 80% omvandlar 80% av den tillförda energin till nyttig energi.
Sammanfattning
Ett mekaniskt arbete uträttas om ett föremål förflyttas i kraftens riktning. Arbete = kraft väg
Om ett föremål släpas på ett underlag försöker friktionskraften hindra rörelsen. Ju större friktionen är, desto större arbete måste uträttas för att förflytta föremålet en viss sträcka.
Ju högre ett föremål förflyttas, desto större blir dess lägesenergi
Ju större hastighet ett föremål har och ju större massa det har, desto större är rörelseenergin
Lägesenergi kan omvandlas till rörelseenergi och tvärt om.
Både arbete och energi anges i joule (J). 1J = 1Nm
Allting som har energi kan utföra ett arbete.
Energiprincipen: Energi kan varken skapas eller förstöras. Den kan bara omvandlas i olika former.
Vid all energiomvandling får man värmeenergi som biprodukt.
Hävstänger och lutande plan är exempel på enkla maskiner.
Mekanikens gyllene regel:Det man vinner i kraft, förlorar man i väg.
Med effekt menar man hur mycket arbete som uträttas under en viss tid (vanligen under 1s).
Effekt anges i watt. (1W =1Nm/s).
Verkningsgraden anger hur stor del av den tillförda energin som en maskin lämnar i form av nyttig energi. Verkningsgraden anges som regel i procent.
Materiel: Trälåda, dynamometer, metermått.
arbete–friktion
(Alternativ1)
Denna första laboration kan också utföras gemensamt i klassen under viss ledning av läraren.
Mekaniskt arbete
Skriv formeln för beräkning av mekaniskt arbete:
1.Ta reda på hur stort arbete du måste utföra för att lyfta trälådan från golvet upp på arbetsbordet.
Glöm inte att ange enheten.
Bordets höjd: mLådans tyngd: N (newton)
Arbetet =
2.Lägg lådan på bordet vid den ena kortänden.
Ta reda på hur stort arbete som måste uträttas för att släpa lådan över bordet till den andra kortänden.
Bordets längd: mDynamometer visar: N (newton)
Arbetet =
L01b.Laboration Mekaniskt arbete–friktion
Materiel: Trälåda, dynamometer, metermått, sandpapper, tre strumpstickor, olika vikter.
Friktionskraft
När ett föremål släpas på ett underlag försöker friktionskraften hindra rörelsen.
Hur stor är dragkraften jämfört med friktionskraften när föremålet släpas med jämn fart?
1.Lägg en av vikterna i trälådan.
För in den sammanlagda tyngden av låda+vikt i tabellen.
2.Undersök hur stor friktionskraften är, när lådan med sin last släpas med jämn fart över bordet.
För in värdet i tabellen.
Upprepa försöket med olika vikter i lådan.
Studera tabellen. Vilken slutsats kan du dra av dina försök?
(Alternativ2)
Glöm inte enheterna när du för in värden i tabeller!
Tyngden av Friktionskraften låda+vikt(=dragkraften)
Låda+1 vikt
Låda+2vikter
Låda+3vikter
Låda+4 vikter
3.Undersök hur underlaget inverkar på friktionen. Dra lådan (med 2vikter) på olika underlag, exempelvis på golvet, på en pappskiva eller en bit sandpapper. Skriv ner dina iakttagelser:
4.Låt lådan (med 2vikter) rulla på 3strumpstickor. Undersök friktionskraften. Skriv ner dina iakttagelser:
1.Montera det lutande planet på stativet som i figuren. Planets högsta punkt ska vara 30cm över bordsytan .
2.Du ska beräkna hur stort arbete som behövs för att rulla upp vagnen till planets högsta punkt. Gör nödvändiga mätningar och för in värdena i tabellen.
3.Beräkna sedan hur stort arbete sombehövs för att lyfta vagnen med vikt 30cm rakt upp.
4.Placera ytterligare en 100g-vikt på vagnen och gör om försöket.
Vagn+1 st 100g-vikt
Vagn+2 st 100g-vikter
När vagnen rullas uppför planet När vagnen lyfts upp
KraftVäg ArbeteKraftVägArbete
Studera tabellen. Vilken slutsats kan du dra av värdena?
Att diskutera i klassen
Vi tänker oss att vi ökar planets höjd till 40cm. Förändras då det lutande planets längd, kraften som behövs eller det mekaniska arbetet som behövs för att dra upp vagnen?
Slutsats:
L02b.Laboration Lutande plan
Skruv–lutande plan
1.Rita en rätvinklig triangel på ett pappersark.
(Alternativ1) (Alternativ2)
2.Rita en färgad linje längs den längsta sidan (som motsvarar ett lutande plan).
3.Planets höjd = h.
4.Klipp ut triangeln och linda den runt en blyertspenna. Håll pennan lodrätt och sidan b vågrätt när du lindar.
Linjen som du ritat motsvarar gängorna på en skruv.
Hur påverkas gängornas stigning på en skruv om b görs längre? h b
Laboration Enkel lyftanordning
Materiel: Stativ, muff med axel, muff med krok, 1 trissa med krok, snöre, linjal, dynamometer, olika vikter.
1.Montera materielen som fig 1.
Häng olika vikter i A och ta reda på om trissan ger någon kraftbesparing. Skriv ner dina iakttagelser.
Vi tänker oss att du ska lyfta en vikt på 25kg. Försök komma på en fördel med att använda en anordning som i fig1:
2.Bestäm den sammanlagda tyngden av en trissa och en 50g-vikt. Tyngden är:
Montera sedan materielen som fig 2.
Dynamometern visar: ..........................
Diskutera i klassen vilken slutsats man kan dra av försöket och hur man kan förklara att det blir så?
L03b
Laboration Enkel lyftanordning
Materiel: Stativ, muff med axel, muff med krok, 2trissor (en med krok), snöre, linjal, dynamometer, olika vikter.
1.Montera materielen som fig3.
Lasten som ska lyftas hängs i den vänstra trissan.
2.Den lilla vikten i högra änden av snöret ska hänga kvar under alla mätningarna. Den har bara till uppgift att hålla anordningen i jämvikt då vi inte har någon last. För att få jämvikt kan du eventuellt fästa lite modellera på vikten.
3.Belasta sedan den vänstra trissan med olika vikter. Undersök vilka vikter som måste hänga i draglinan för att anordningen ska vara i jämvikt. Arbeta lugnt och försiktigt!
Vilken slutsats kan du dra av dina försök?
4.Hur lång sträcka måste draglinan till höger sänkas för att lasten ska höjas exempelvis 2, 4 eller 6 centimeter. Vilken slutsats kan du dra?
5.Diskutera i klassen hur detta stämmer med mekanikens gyllene regel :
Laboration Effekt
Materiel:Snöre (cirka 1,5m), lutande plan med axel och trissa, metermått, tejp, stoppur, några olika vikter (bland annat 100g och 1kg).
Skriv formeln för beräkning av mekaniskt arbete:
I vilken enhet anger man arbete?
Skriv en formel för beräkning av effekt:
I vilken enhet anger man effekt?
1.Knyt fast ena änden av ett snöre vid en blyertspenna. Fäst med tejp så att snöret inte glider på pennan.
2.Häng en 100g-vikt i snörets andra ände.
3.Håll pennan som i figuren och linda upp snöret genom att snurra pennan så fort du kan.
OBS! Händerna ska hela tiden hållas på samma ställe på bordet!
4.Du ska nu göra nödvändiga mätningar och föra in värdena i tabellen.
Värdena ska du sedan använda för att beräkna ditt arbete och din effekt.
Gör om försöket med olika vikter. Tävla med din kamrat och se vem som kan utveckla den största effekten.
Glöm inte enheterna när du för in värden i tabeller!
Viktens massaDragkraft Väg Arbete Tid Effekt
100g
Diskutera i klassen om det blir någon skillnad i arbete eller effekt, om du i stället lyfter 1kg-vikten så snabbt som möjligt från golvet till samma höjd som tidigare:.
Extrauppgifter:
1.Ta tiden som det tar för dig att springa uppför en trappa. Mät höjden på trappstegen och beräkna hur högt du totalt har förflyttat dig. Beräkna sedan hur stort mekaniskt arbete du utfört samt hur stor din effekt var.
Resultat:
2.Ta tiden som det tar för dig att stiga upp och ned på en stol exempelvis 10gånger. Se till att någon håller i stolen så att den inte välter.
Mät stolens höjd och beräkna hur stort arbete du utfört när du stigit upp på stolen 10gånger. Beräkna sedan din effekt.
1.Skriv ett samband (en formel) där kraft, arbete och väg ingår:
2.Vad menas med friktionskraft?
3.Hur stort arbete behövs för att lyfta en kartong som väger 5kg från golvet upp på ett 1,2m högt bord?
4.Du håller kvar en låda som har tyngden 150N på samma höjd över golvet och bär den ett varv runt klassrummet. Hur stort arbete utför du då? Motivera ditt svar
5.Du har fått till uppgift att lasta upp 100lika tunga kartonger på ett 1,5m högt lastbilsflak. Varje kartong väger 5kg.
a) Hur stort arbete måste du totalt utföra om du lyfter upp en kartong i taget?
b) Hur stort arbete måste du utföra om du tar två kartonger åt gången vid varje lyft? Motivera ditt svar:
6.a)Du lyfter två väskor till en höjd av 0,6m. Hur stort arbete utför du om varje väska väger 20kg?
b)Hur stort arbete utför du om du håller kvar väskorna på samma höjd under exakt en minut? Motivera ditt svar.
7. Hur stort arbete utför du om du cyklar uppför en 20 m hög och 300 m lång backe om du själv väger 60 kg och cykeln väger 15 kg?
8.En skivstång väger 30kg. Hur stort arbete behövs för att lyfta upp den från 1,2m höjd till 2,3m höjd?
9. En låda som väger 90 kg står på ett golv. För att släpa lådan längs golvet behövs dragkraften 330 N.
a) Hur stort arbete utför du om du släpar lådan 4 m?
b) Om du lägger ett par runda trästockar under lådan visar det sig att det räcker med en tredjedel så stor dragkraft. Hur lång sträcka kan du förflytta lådan om du ska utföra arbetet 1100 Nm?
10.Vilka energiformer räknas till mekanisk energi?
11 Kalle gick 8 m uppför en trappa. Anita gick några trappsteg till så att hon kom upp till höjden 9m. Benga påstod att Anita fick den största lägesenergin. Hade Benga rätt? Motivera ditt svar.
12.En vagn börjar rulla nedför en brant backe. Ange vad den energiform kallas som vagnen då får och nämn två saker som avgör hur stor denna energi blir:
Studieuppgifter
13.Du står stilla på en rulltrappa som är på väg uppåt. Förändras då din lägesenergi? Motivera ditt svar:
14.Nämn två enheter som kan användas både för arbete och för energi. Ange både namn och förkortningar.
15.Johan, som väger 50kg, går uppför en 6 m hög trappa.
a) Hur stor är hans lägesenergi då han står på översta trappsteget?
b) Hur stort arbete har han utfört då han gått halvvägs uppför trappan?
16. Pelle och Anders ser två vagnar komma rullande nedför en brant backe. De vet att den ena vagnen väger 50 kg och den andra 100 kg. Pelle påstår att vagnarna har lika stor rörelseenergi, medan Anders påstår att den tyngre vagnen har störst rörelseenergi. Kan man med säkerhet säga att någon av dem hade rätt? Motivera ditt svar
17.Du har burit upp en sten på taket (30 meter över marken) på ett tiovåningshus. Stenen väger 4kg.
a) Hur stort arbete behövdes för att bära upp stenen?
b) Du släpper stenen så att den faller fritt mot marken. Hur stor rörelseenergi har stenen när den fallit 10 m?
c) Hur stor är rörelseenergin när stenen är 10m från marken?
18.a)Hur stort arbete utför du om du lyfter ett föremål med massan 15kg upp på en 2m hög hylla?
b)Hur stor lägesenergi får föremålet?
c)Hur stor är föremålets rörelseenergi när lyftet är avklarat och föremålet står på hyllan? Motivera ditt svar.
19. En låda som väger 12kg lyftes från golvet upp på ett bord. Den fick då lägesenergin 96Nm. Hur högt var bordet?
20.Vad innebär energiprincipen?
21.Ge två exempel på så kallade "enkla maskiner":
22.Hur lyder mekanikens gyllene regel?
23.Vilken fördel respektive nackdel är det med att använda lutande plan?
Studieuppgifter
24.Studera figuren med motorcykeln på sid4. Förändras arbetet eller kraften som behövs om man väljer en dubbelt så lång planka?
25. Du ska skruva ihop två plankor med ett antal träskruvar. Du har att välja på två olika slags skruvar. Vad är fördelen respektive nackdelen om du väljer skruvar där gängorna har stor stigning?
26. a) En bil med passagerare har massan 1500kg. Hur stort arbete uträttar bilmotorn om bilen kör uppför en 30m hög och 70 m lång backe? (Vi tänker oss att det varken finns friktion eller luftmotstånd).
b)Hur stort skulle arbetet blivit om man använt en serpentinväg? Motivera ditt svar:
27.En tunna ska lastas på ett 1,5m högt lastbilsflak. Tunnan väger 50kg. a) Hur stort arbete utförs om tunnan lyfts direkt upp på lastbilsflaket?
b)Hur stort arbete utförs om tunnan utan friktion rullas upp på en 4m lång planka? Motivera ditt svar.
c)Man låter sedan tunnan rulla ner från flaket på plankan. Hur stor rörelseenergi har tunnan när den når marken? Motivera ditt svar:
28.Skriv en formel för beräkning av effekt:
29.På en elektrisk motor står stämplat 1000W. Hur mycket energi förbrukar motorn
a) på 1 sekund?
b) på två timmar?
30.En maskin utförde arbetet 500Nm på 25sekunder. Hur stor var effekten?
31. En person (A) utförde arbetet 680newtonmeter på 20sekunder. En annan person (B) utförde arbetet 990newtonmeter på 30 sekunder. Vem hade den största effekten?
32.En trapets befinner sig på en höjd av cirka 2,5 m över golvet. Per hänger med raka armar i trapetsen. a) Han väger 60 kg. Hur stort arbete utför han om han gör en armhävning så att kroppen höjer sig 0,5 m?
b) Hur stor blir effekten om han utför 20 sådana armhävningar på en halv minut?
33. Hur lång tid tar det för en motor att utföra arbetet 100joule om effekten är 25W?
34.En person som har tyngden 600N springer uppför en 5m hög trappa.
a)Hur stort arbete uträttar han då?
b)Hur stor var hans effekt om det tog 10sekunder?
c) Hur stort blir det totala arbetet han måste utföra om han bär med sig en kartong som väger 30kg?
35. En maskin utvecklar effekten 500 W. Maskinen används för att hissa upp en 200 kg tung låda till en höjd av 5m. Hur lång tid tar det för maskinen att utföra arbetet?
36. En motor har effekten 2kW. Hur lång tid tar det för motorn att utföra arbetet 8000J?
37. Vad menas med verkningsgrad:
38. Genom bensinen tillfördes en motor energin 12000J. Av denna energi omvandlade motorn 2400J till ’’nyttig energi’’ som kom till användning för att förflytta bilen en viss sträcka.
a) Vilken verkningsgrad hade motorn?
b) All den tillförda energin kom inte till nytta. Vad hände med resten av den tillförda energin?
39.a)Hur stor lägesenergi har vagnen till höger vid B?
Vagnen väger 20kg. C
b)Vagnen rullar nedför. Hur stor är rörelseenergin i punkten A om vi bortser från friktion och luftmotstånd?
c) Vad händer med vagnens rörelseenergi respektive lägesenergi då vagnen passerat A och rör sig mot C?
d) Hur högt kommer vagnen att rulla uppför backen (åt vänster i figuren) om 20% av energin förloras på grund av friktion och luftmotstånd?
40. Till en motor tillför man energin 40000J. Av denna energi omvandlas 6000J till nyttig energi som motorn använder för att driva en pump. Hur stor är motorns verkningsgrad?
41. En motor har verkningsgraden 30%. Hur stort arbete kan motorn uträtta om den tillförs energin 5000J?
42. Hur mycket energi måste tillföras en motor med verkningsgraden 25% om den ska utföra arbetet 3000Nm?
Fysik 1
Materia
Krafter
Tid och rörelse
Ellärans grunder
Tryck
Solen och planeterna
Kemi 1
Ämnena omkring oss
Kemiska reaktioner
Syror och baser
Salter
Fysik 2
Arbete-Energi-Effekt
Värmelära
Meteorologi
Ellära-Magnetism
Optik
Akustik
Fysik 3
Mekanik
Elektronik
Atom- och kärnfysik
Astronomi
Energikällor
Kemi 2
Kolföreningar
Alkoholer-SyrorEstrar
Vardagens kemi
Några viktiga material
Lärarhandledningarna
Kemi 3
Eld och brand
Kemiska bindningar
Elektrokemi
Från malm till metall
Vår livsmiljö
Analys och beräkningar
I lärarhandledningarna finns kommentarer till laborationerna i faktaboken samt förslag till ytterligare elevförsök/lärardemonstrationer.
Lärarhandledningarna innehåller dessutom förslag till provuppgifter.
