2. kafli Kraftur og vinna 2-1 Kraftur

1. 2. kafli Kraftur og vinna2-1 Kraftur • Kraftur verkar á hlut og veitir honum orku þannig að hann tekur að hreyfast, hættir að hreyfast eða breytir hraða sínum. • Kraftur er mældur í Newtonum [N]. Einingin sem stendur á bak við njúton er (kg m/sek2). • 1 Newton er sá kraftur sem þarf til að gefa hlut með massann 1 kg hröðunina 1 m/sek2. Kennari Eggert J Levy

2. 2. kafli Kraftur og vinna2-1 Kraftur • Kraftur = massi hlutarins sinnum hröðun hans. • Gormavog er oft notuð til að mæla kraft. • Þyngd er mælikvarði á það hversu mikill þyngdarkraftur verkar á hlut. • Þyngd er kraftur og því er hún mæld í Newtonum [N]. • Hver er munurinn á massa og þyngd? Kennari Eggert J Levy

3. 2. kafli Kraftur og vinna2-1 Kraftur • Samlagning krafta Kraftur hefur bæði stærð og stefnu. Til að tákna krafta notun við örvar (vektora) sem sýna bæði stærð og stefnu. Mynd 2-4. • Núningur er kraftur sem spornar gegn hreyfingu; mótstöðukraftur. Kennari Eggert J Levy

4. 2. kafli Kraftur og vinna2-1 Kraftur • Renninúningur Þegar fastir hlutir renna hver yfir annan verkar renninúningur milli yfirborðs þeirra. Stærðin fer eftir þyngd hlutarins og áferð snertiflatanna. • Veltinúningur Kraftur sem verkar í snertipunkti á hlut sem veltur eftir fleti og veldur því meðal annars að hann rennur ekki. Kennari Eggert J Levy

5. 2. kafli Kraftur og vinna2-1 Kraftur • Straummótstaða Þegar hlutur hreyfist gegnum eða eftir straumefni verkar kraftur á hlutinn, sem kallast straummótstaða. • Allir vökvar og lofttegundir eru straumefni. • Smurefni eru hál og sleip efni; smurfeiti og smurolíur, koma í veg fyrir renninúning og valda lítilli straummótstöðu. Kennari Eggert J Levy

6. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Á alla hluti verka kraftar sem eru fyrir hendi í öllum straumefnum. Straumefni valda núningskröftum og þrýstingi. • Þrýstingurer kraftur af völdum straumefnis sem verkar á tiltekið svæði. • Þrýstingur = kraftur / flatarmáli. • Hentug mælieining fyrir þrýsting er [N/cm2] en [N/m2] er eining SI-kerfisins. Kennari Eggert J Levy

7. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Flotkraftur Er lyftikraftur sem verkar upp á við á hlut í straumefnum. Þrýstingur eykst með aukinni dýpt. Kennari Eggert J Levy

8. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Lögmál Arkimedesar Flotkraftur á hlut er jafn þyngd þess vökva sem hluturinn ryður frá sér. Þyngd hlutarins í vökvanum minnkar um þyngd vökvans, sem hluturinn ryður frá sér. Kennari Eggert J Levy

9. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Eðlismassi er hlutfallið milli massa efnisins og rúmmál þess. • Eðlismassi = massi / rúmmáli E = m / R • Við getum því tengt lögmál Arkimedesar við hugtakið um eðlsmassa: Hlutur flýtur í vökva ef eðlismassi hlutarins er minni en eðlismassi vökvans. Kennari Eggert J Levy

10. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Vökvaknúin tæki Þrýstingur sem verkar á einum stað í vökvanum dreifist jafnt um allan vökvann. Kennari Eggert J Levy

11. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Vökvahemlar og vökvalyftarar byggjast á því að þrýstingur verkar jafnt til allra hliða. • Krafturinn sem verkar á lítinn flöt vökvans veldur gríðarmiklum krafti á margfalt stærri flöt. • Mynd 2-13. Kennari Eggert J Levy

12. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Lögmál Bernoullis Þrýstingur í vökva á hreyfingu er minni en vökva sem hreyfist ekki. Hann komst að þeirri niðurstöðu að því hraðar sem vökvi streymir því minni verður þrýstingurinn sem hann skapar. Úðadæla byggist á lögmáli Bernoullis. Kennari Eggert J Levy

13. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Lögmál Bernoullis lýsir þrýstingi í loftstreymi Loft sem streymir hratt skapar minni þrýsting en loft sem fer hægar og þess vegna er minni þrýstingur fyrir ofan flugvélarvæng en fyrir neðan hann. Mynd 2-16. Kennari Eggert J Levy

14. 2. kafli Kraftur og vinna2-2 Kraftar í straumefnum • Lögmál Bernoullis lýsir þrýstingi í loftstreymi Skoðið mynd 2-18 vel og lesið textann. Kennari Eggert J Levy

15. 2. kafli Kraftur og vinna2-3 Vinna, orka og afl • Vinnaer orkubreyting sem verður þegar hlutur færist úr stað fyrir tilstilli krafts. Sú vinna sem unnin er þegar hlutur er færður er margfeldið af kraftinum sem beitt er við færslu hlutarins og vegalengdinni. Vinna = kraftur • vegalengd Eining vinnu Newtonmetri [Nm] eða Joule (júl) [J]. 1 Nm = 1 J Orka er forsenda þess að vinna sé unnin. Orka er hæfileikinn til að framkvæma vinnu. Kennari Eggert J Levy

16. 2. kafli Kraftur og vinna2-3 Vinna, orka og afl • Afler mælikvarði á hversu hratt vinna er unnin, það er hversu mikil vinna fer fram á tímaeiningu. Afl = vinna / tími = orka / tími Afl = kraftur • vegalengd / tími Kennari Eggert J Levy

17. 2. kafli Kraftur og vinna2-3 Vinna, orka og afl • Eining fyrir afl er vinna (orka) deilt með tímaeiningu eða júl á sekúndu. Þessi eining er kölluð watt, W. • Eitt watt jafngildir einu júli á sekúndu, 1 watt = 1 júl / sek Kennari Eggert J Levy

18. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar • Gagnsemi véla Vélar létta mönnum vinnu vegna þess að þær breyta stærð eða stefnu þess krafts sem beitt er við vinnuna. Þegar vél er notuð þá verka alltaf tveir kraftar: Inntakskraftur er sá kraftur sem beitt er á vélina, en skilakraftur krafturinn sem hún skilar. Kennari Eggert J Levy

19. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Þegar vél er notuð þarf vinnu til þess að vélin geti framkvæmt vinnu: Inntaksvinna er vinna sem lögð er til vélar. Úttaksvinna er vinna sem vélin skilar. Kennari Eggert J Levy

20. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Kraftahlutfall Hugtakið kraftahlutfall segir til um hversu oft vél margfaldar inntakskraftinn. Kraftahlutfall vélar er hlutfallið milli skilakrafts og inntakskrafts. Kraftahlutfall = skilakraftur / inntakskraft. Vél getur aðeins margfaldað kraften ekki vinnu eða orku. Kennari Eggert J Levy

21. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Sú vinna sem vél skilar getur ekki orðið meiri en sú orka sem vél tekur til sín. Nýtni Þegar úttaksvinna er borin saman við inntaksvinnu fæst nýtni vélar. Nýtni = úttaksvinna / inntaksvinnu Nýtni er metin í prósentum. Núningur á sér stað í öllum vélum. Kennari Eggert J Levy

22. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Einfaldar vélar skiptast í sex megingerðir: Vogarstöng Trissa Hjól og ás Skáflötur (skáborð) Fleygur Skrúfa Kennari Eggert J Levy

23. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Vogarstönger stöng sem getur snúist um fastan punkt. Fasti punkturinn kallast vogarás. Mynd 2-24 I = inntakskraftur, S = skilakraftur og V = vogarás Kennari Eggert J Levy

24. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Hjól og ás eru tveir kringlóttir hlutir. Hjólið er stærri hluturinn, en ásinn oftast miklu minni og hjólið snýst um ásinn. Þegar inntakskrafti er beitt á hjólið margfaldast hann því ásinn er á svipaðan hátt og þegar vogarstöng er beitt. Kennari Eggert J Levy

25. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Trissa er band, belti eða keðja sem er brugðið um hjól. Kennari Eggert J Levy

26. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Föst trissa er bundin við fastan hlut. Með fastri trissu er ekki hægt að margfalda inntakskraftinn en hún getur breytt stefnu kraftsins og gert það léttara að lyfta hlutnum. Kennari Eggert J Levy

27. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Hreyfanleg trissa getur margfaldað skilakraftinn og kraftahlutfallið verður > 1. Einföld hreyfanleg trissa Kennari Eggert J Levy

28. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Talía Á þessari mynd erutvær einfaldar trissur, önnur föst hin hreyfanleg. Kennari Eggert J Levy

29. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Skáborð (skáflötur) er beinn en hallandi flötur. Þegar hlutur er færður upp eftir skáborði þarf að færa hann lengri vegalengd en ef honum væri lyft upp. Við það sparast kraftur, en ekki vinna. Kennari Eggert J Levy

30. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Dæmi um notagildiskáborðs Kennari Eggert J Levy

31. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Fleygur er hreyfanlegt skáborð. Flestir fleygar eru úr tré eða málmi. Á fleyg eru tveir sléttir fletir sem mætast í afar hvössu horni. Skrúfa er skáborð. Skáborðið er vafið um sívalning og myndar skrúfgang. Skrúfunni er snúið og færist við hvern hring ákveðna vegalengd upp eða niður. Kennari Eggert J Levy

32. 2. kafli Kraftur og vinna2-4 Vélar Mynd 2-27 Breyta hreyfanlegar trissur stefnu inntakskraftsins? Mynd 2-28 Hvert er kraftahlutfall flóknustu talíunnar á myndinni? Kennari Eggert J Levy