De enkla maskinerna

1. De enkla maskinerna

2. Det finns fem stycken enkla maskiner Tänk vad praktiskt med några enkla maskiner som kan användas i nästan alla andra maskiner och konstruktioner. Det finns fem stycken enkla maskiner: • Det lutande planet • Kilen • Skruven • Hävstången • Hjulet

3. 1. Det lutande planet • Tre av de enkla maskinerna är släkt med varandra. Kilen och skruven är varianter av det lutande planet. • Alla tre bygger på en enkel regel: om man använder lite längre väg behöver man inte använda lika mycket kraft. • På vilket sätt visas det i bilden?

4. Hur bar sig egentligen de gamla egyptierna åt när de byggde sina pyramider? Hur får man upp stenblock på 2,5 ton utan några lyftkranar? • Egyptierna löste det genom att bygga långa ramper av sand och grus intill pyramiderna och släpa upp stenblocken på en sorts slädar eller ovanpå stockar. • Det egyptierna använde räknar vi idag som en av de enkla maskinerna, och vi kallar den för det lutande planet.

5. När egyptierna skulle få upp stenblocket till 50 meters höjd måste de kanske släpa det uppför en backe som var 500 meter lång. De var alltså tvungna att flytta stenblocket mycket längre sträcka än om de hade kunnat lyfta det rakt upp. Detta kallas mekanikens gyllene regel: Det man vinner i kraft förlorar man i väg

6. 2. Kilen • Det lutande planet är grunden till två av de enkla maskinerna: kilen och skruven. • En liten kil ser kanske inte mycket ut för världen men är ändå ett ovärderligt hjälpmedel. • Den kan både hålla ihop saker och den kan klyva saker t.ex. ett vedträ. • Den är ursprunget till t.ex. kniven, stämjärnet, plogen m.m. • Kilen är ett mycket litet lutande plan. Man gör en ”kraftvinst”.

7. 3. Skruven • Om man vrider ett lutande plan många varv runt, får man samma form som gängorna på en skruv. • När man skruvar fast en skruv i till exempel en planka, utnyttjar man återigen den gyllene regeln: genom att vrida den många varv måste man visserligen röra den mycket längre väg, men det krävs mindre kraft än om man skulle slå i en spik. • Ju tätare gängorna ligger, desto lättare blir skruven att skruva i.

8. 4. Hävstången • Hävstången är ytterligare ett exempel som utnyttjar mekanikens gyllene regel. • Du hittar hävstången i allt från skottkärror till dörrhandtag. • Hävstången var antagligen den enkla maskin som människor använde allra först. • Ett bra exempel på hur hävstången kan fungera är en gammaldags gungbräda.

9. Om två lika tunga personer sätter sig på var sin ände, exakt lika långt från mitten, väger gungbrädan jämnt, som en balansvåg. • Om den ena flyttar sig närmare mitten, verkar det som om han plötsligt blir lättare. Hans sida åker upp i luften och den andra personen dunsar ner på marken. • Det beror på att hans hävarm har blivit kortare. • Gungbrädan är ett exempel på en tvåarmad hävstång. • Spettet är ett exempel på en enarmad hävstång, den sticker bara ut åt ett håll.

10. Ett annat exempel på en enarmad hävarm är skottkärran. Varje skakel (handtag) är en enarmad hävstång. • Paddeln är enarmad hävstång. • Åran är tvåarmad hävstång. Där sitter vridningspunkten i det stöd som finns i båtens reling.

11. 5. Hjulet • En mycket viktig sak för egyptierna när de byggde pyramiderna var friktionen. • Även om marken var alldeles slät, klibbade stenens undersida och marken fast vid varandra, så att det behövdes extra kraft för att flytta den framåt. • Det är den bromsande kraften när en sak ska röra sig gentemot ett underlag som kallas friktion. • Ett hjul glider inte fram gentemot ett underlag utan rullar, då blir friktionen mycket mindre.

12. Block och talja • En av användningarna av hjulet är blocket. • Ett block består av ett (eller flera) hjul som sitter fast i en hållare. • Ytterkanten på hjulet är urgröpt, så att ett rep eller lina lätt kan löpa där. • Ofta använder man blocket för att lyfta saker. • Man har då ett rep som löper runt ett hjul som hänger exempelvis i taket. • Då kan man dra i repet för att lyfta det tunga föremålet.

13. Det är anordningen med hjulet som är blocket, och den ändrar riktning på kraften. Däremot vinner man ingen kraft. • Man kan sätta samman två eller flera block till en talja. • När repet är lindat runt flera hjul, vinner man kraft, det går lättare att lyfta. • Som vanligt förlorar man i väg – man måste dra repet en längre sträcka.

14. Lager, glidlager och kullager • Ett hjul som sitter fast i ett fordon eller i en maskin måste förstås kunna snurra, samtidigt ska det sitta fast. • Sådana anordningar där en roterande axel sitter fast i en del som inte roterar kallas lager. • När bronsåldersmänniskorna för första gången byggde en vagn, stack de bara in hjulaxeln i ett hål i träet. Det är ett enkelt exempel på glidlager. • I ett glidlager slits delarna ganska fort. Man kom därför på olika sätt att göra glidlagren bättre t.ex. med smörjmedel. • I kullager sitter det en ring av runda kulor mellan axeln och den fasta delen i lagret.

15. SKF är bäst i världen på kullager Svensken Sven Wingquist uppfann 1907 en speciell typ av kullager, det sfäriska kullagret. Tack vare sin speciella form kan det automatiskt rätta till sig om axeln sitter lite fel. Wingquist grundade AB Svenska Kullagerfabriken (nuvarande SKF), som är världens främsta tillverkare av kullager

16. Kuggväxeln • Med två olika kugghjul kan man skapa en mekanism, som påminner om exempelvis det lutande planet: man kan vinna i kraft genom att ta en längre väg. • När om du står och snurrar på det lilla hjulet måste du snurra fler varv (en längre väg) än om du hade snurrat direkt på det stora. • I gengäld behöver du inte ta i lika mycket (det behövs mindre kraft).

17. Film – Teknik gör dig stark! Film – Enkla maskiner http://sli.se/apps/sli/prodinfo.php?db=3&article=V4657 http://sli.se/apps/sli/prodinfo.php?db=3&article=U100428-03

18. Uppgift: sprattelfigur • Man kan få saker att röra sig utan att riktigt veta hur det går till. • Du har kanske trampat på pedalen till en hink och fått locket att öppna sig eller dragit i snöret till en sprattelgubbe så den rör sig. • Här ska du få prova på att göra några egna saker som rör sig och fundera kring hur de fungerar. • Du behöver: kartong, påsnitar, sax och en mall. • Gör först en sprattelgubbe enligt någon utav mallarna som du får av din lärare. • Fundera på hur du skulle kunna utveckla den.

19. Uppgift: sprattelfigur • Städa • Fyll i arbetshäftet