2-1 Kraftur

2-1 Kraftur

Kraftur verkar á hlut og veitir honum orku þannig að hann tekur að hreyfast, hættir að hreyfast eða breytir hraða sínum.

Eining SI-einingakerfisins fyrir kraft er njúton (N).

Gormvog mælir kraft. Þyngd er mælikvarði á það hversu mikill

þyngdarkraftur verkar á hlut og er hún því mæld í njútonum.

2 –1 Kraftur

Núningur er kraftur sem hamlar gegn hreyfingu hlutar. Þótt hann hamli getur hann verið afar gagnlegur.

Í bókinni er fjallað um þrenns konar núning: » Renninúning

» Veltinúning

» Straummótstöðu

2 –1 Kraftur

Renninúningur er núningur þegar fastir

hlutir renna hver yfir annan. Hann myndast

á milli yfirborðs þeirra og fer eftir þyngd

hlutarins sem hreyfist og áferð flatanna sem

snertast.

2 –1 Kraftur

Veltinúningur er kraftur sem verkar í

snertipunktinum á hlut sem veltur og veldur

því m.a. að hann rennur ekki. Kúlur, hjól og

sívalningar velta í stað þess að renna.

2 –1 Kraftur

Straummótstaða er kraftur sem verkar

gegn hreyfingu hlutar í straumefni.

Allir vökvar og lofttegundir eru straumefni.

2 –2 Kraftar í straumefnum

Straummótstaða (sjá fyrri glósur) Þrýstingur er sá kraftur sem verkar á

tiltekið svæði, sá þungi sem hvílir á tilteknu flatarmáli.

Flotkraftur er lyftikraftur sem verkar á hlut í straumefni. Hann er jafn þyngd þess vökva sem hlutur ryður frá sér.

2-2 Kraftar í straumefnum

Þrýstingur dreifist jafnt í allar áttir í vökva. Á því byggja vökvalyftur og vökvahemlar.Í þessum tækjum veldur kraftur sem verkar á lítinn flöt vökvans miklum krafti á margfalt stærri flöt.


Lögmál Arkimedesar felur í sér að þyngd hlutar sem sökkt er í vökva minnkar sem nemur þyngd þess vökva sem hann ryður frá sér.


Eðlismassi er hlutfallið milli massa efnis og rúmmáls þess.

Eðlismassi = massi

rúmmál

Tengsl eðlismassa og lögmáls Arkimedesar:

Hlutur flýtur í vökva ef eðlismassi hlutarins er minni en eðlismassi vökvans.


Lögmál Bernoullis felur í sér að þrýstingur í vökva á hreyfingu er minni en í vökva sem hreyfist ekki.

Bernoullis komst að því að þeim mun hraðar sem vökvi streymir því minni verður þrýstingurinn sem hann skapar.

Þetta á líka við um loft og loftþrýsting.


Lyftikraftur er kraftur sem verkar frá lofti á vængi flugvélar og ýtir henni upp.

Ástæðan er sú að loftið sem fer fyrir ofan vængin fer hraðar heldur en loftið fyrir neðan vænginn. Þess vegna verður þrýstingurinn fyrir ofan vænginn minni og vélin lyftist upp. (Mynd 2-16)

2-3 Vinna, orka og afl

Orka er forsenda þess að vinna sé unnin. Vinna er það þegar hlutur færist úr stað

fyrir tilstilli krafts.• Vinna (njútonmetri, Nm )er margfeldi af kraftinum

(njúton, N) sem beita þarf við tilfærsluna og vegalengdinni (metrum, m) sem hluturinn var færður um.

• Eining vinnu njútonmetri er líka kölluð júl.» Vinna (Nm) = kraftur (N) x vegalengd (m)


Afl er mælikvarði á hversu hratt vinna er unnin, það er hversu mikil vinna fer fram á tímaeiningu.

• Afl (J/sek) er þar af leiðandi vinnan (júl, J) eða orkan deilt með þeim tíma (sekúndu) sem það tekur að afkasta henni.

• Eining afls júl á sekúndu (J/sek) er líka kölluð vatt,W.

» Afl (J/sek) = Vinna (Nm) = Orka Tími (sek) Tími

Eða Afl = Kraftur x Vegalengd Tími


Vélar létta mönnum vinnu vegna þess að þær breyta stefnu þess krafts sem beitt er við vinnuna.

Inntaksvinna er vinna sem lögð er til vélar.

Úttaksvinna er vinna sem vél vinnur.


Skilakraftur er sá kraftur sem vél skilar frá sér.

Kraftahlutfall segir til um hversu oft vél margfaldar inntakskraftinn. Það er hlutfall milli skilakrafts og inntakskrafts.

» Kraftahlutfall = Skilakraftur Inntakskraftur


Nýtni véla fæst með því að bera saman úttaksvinnu og inntaksvinnu.

Nýtni getur aldrei orðið meira en 100% því starf allra véla einkennist af núningi.


Einfaldar vélar framkvæma vinnu með einni hreyfingu. Þær skiptast í 6 megin gerðir:

» Vogarstöng

» Trissa

» Hjól og ás

» Skáflötur

» Fleygur

» Skrúfa

3. kafli Hreyfing og þyngd

3-1 Vegalengd og hraði

Hreyfing er breyting á staðsetningu eða stöðu hlutar. Hún getur verið mæld.

Vegalengd er fjarlægðin milli tveggja staða.

Ferð er hraði hlutar þegar ekki er tekið tillit til stefnu hans (m/sek. eða km/klst.).

vegalengd

Ferð = tími

3. kf. Hreyfing og þyngd3. kf. Hreyfing og þyngd

3-1 Vegalengd og hraði

Hraði: Þegar bæði ferð hlutar og stefna eru tilgreind þá er hægt að tala um hraða.

Þegar hraði tveggja hluta er í sömu stefnu þá leggst hraðinn saman, en ef hraði þeirra er í gagnstæða stefnu verður að beita frádrætti. Hvort er auðveldara að ganga undan vindi eða á móti?


Upprifjun 3-1

1) Breyting á stöðu hlutar.

2) Hún er vegalengd deilt með tíma.

3) Hraði.


3-2 Hraðabreyting

Hröðun er hraðabreyting hlutar á tímaeiningu.

lokahraði - upphafshraðiHröðun = tími

Hraðaminnkun/neikvæð hröðun er einfaldlega þegar hraðinn minnkar.


3-2 Hraðabreyting

Mundu að hröðun er fólgin í breytingu á hraða og hraði segir bæði til um stefnu og ferð. Þess vegna hefur hlutur sem er á ferð um hringlaga braut hröðun þótt ferð hans sé stöðug og jöfn.

Dæmi: Hröðun okkar vegna snúnings jarðar.


Upprifjun 3-2

1) Hröðun er breyting á hraða á tímaeiningu.

2) Hraðaminnkun.

3) Vegna þess að stefna hans breytist í sífellu og það merkir að hraði hans breytist.


3-3 Lögmál um hreyfingu

Að loknum margra ára rannsóknum birti Newton þrjú lögmál sín um hreyfingu og það fjórða sem var þyngdarlögmálið.



Fyrsta lögmál Newtons: Tregðulögmálið

• Það felur í sér að ef hlutur er kyrrstæður leitast hann við að halda kyrrstöðu sinni og ef hann er á hreyfingu leitast hann við að halda hreyfingu sinni með óbreyttum hraða nema til komi áhrif utanaðkomandi krafts.

» Til dæmis: Þota í flugtaki, bíll sem þarf að nauðhemla, bíll á leið upp Kambana.



Annað lögmál Newtons: Kraftur = massi x hröðun

• Það skýrir tengsl krafts, massa og hröðunar og felur í sér að kraftur sem verkar á hlut jafngildir margfeldi af massa hans og hröðun.

» Til dæmis: Vörubíll og fólksbíll sem taka af stað á grænu ljósi.



Þriðja lögmál Newtons: Stefna kraftanna.

• Það felur í sér að í hverjum verknaði megi ávallt finna bæði átak og gagntak. M.ö.o. þegar hlutur verkar með krafti á annan hlut þá verkar seinni hluturinn með jafn stórum en gagnstæðum mótkrafti.

» Til dæmis: Maður að ganga eða eldflaug að fara á loft.



Allir hlutir sem hreyfast hafa skriðþunga.

• Skriðþungi jafngildir massa hlutar sinnum hraða hans.

» Skriðþungi = massi x hröðun


Documents

2-1 Kraftur