Geta lýst eðli og orsökum hreyfinga og notað hugtökin ferð, hraði, hröðun og kraftur

2-1 Kraftur

• Kraftur verka á hlut og veitir honum orku þ.a. hann tekur að hreyfast, hættir að hreyfast eða breytir hraða sínum.

Mæling á kröftum

• Eining SI-kerfisins fyrir kraft er njúton (N)
• Fjöldi njútona er mælikvarði á það hvernig krafturinn breytir hraða hlutar sem hefur tiltekinn massa.
• Kraftur sem nemur 1 N breytir á hverri sek hraða hlutar sem vegur 1 kílógramm um 1 metra á sek.: 1N er sá kraftur sem þarf til þess að gefa hlut með massann 1kg hröðunina 1 m/sek2.
• Krafturinn í njútonum jafngildir þ´vi massa hlutarins margfölduðum með hröðun hans.
• N= massi \* vegalengd (dæmi 2kg hlutur færður um 5 metra= 10N kraftur)
• Gormvog notuð til að mæla kraft.
• Þyngd er mælikvarði á hversu mikill þyngdarkraftur verkar á hlut.
• Þyngdarkraftur á jörð um 9,8 m/sek (hlutur með massa 50 kg \* 9,8 = 490N)

Samlagning krafta

• Heildarkraftur sem verkar af summu þeirra krafta sem eru notaðir (dæmi tveir ýta bíl)
• Skoða mynd 2-4 bls 32.

Núningur: Kraftur sem spornar gegn hreyfingu

• Hlutir stöðvast fyrir tilverknað "ósýnilegs" krafts sem kallast núningur.
• Núningur er kraftur sem hamlar yfirleitt gegn hreyfingu hlutar.
• Renninúningur: Þegar fastir hlutir renna hver yfir annan virkar renninúningur milli yfirborðs þeirra (dæmi bók rennt eftir borði). Hversu mikill renninúningur er fer eftir þyngd hlutar sem hreyfist og áferð flatanna sem snertast.
• Veltinúningur: kúlur, hjól og ´sivalningar velta oft eftir fleti í stað þess að renna eftir honum. Verkar kraftur frá fletinum í snertipunkti og í stefnu flatarins
• Straummótsstaða: Þegar hlutur hreyfist eftir eða gegnum straumefni. Dæmi loftmótsstaða. Smurefni kom í veg fyrir renninúning og valda lítilli straummótsstöðu.

2-4 Vélar

• Tæki sem auðvelda mönnum vinnu er kölluð vél.

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 koma ávallt tvenns konar kraftar við sögu:
  • Sá kraftur sem er beitt á vélina kallast inntakskraftur, en vinnan inntaksvinna.
  • Vinnan sem vél vinnur kallast úttaksvinna, Krafturinn kallast skilakraftur.
• Viljum oftast að skilakrafturinn verði miklu meiri en inntakskrafturinn.
• Kraftahlutfall segir til um hversu oft vél margfaldar inntakskraftinn.
• Kraftahlutfall er einfaldlega hlutfallið milli skilakrafts og inntakskrafts.
• Finna má kraftahlutfallið með því að deila með inntakskraftinum í skilakraftinn.
• Vélar geta ekki margfaldað vinnu eða orku, aðeins kraft. Sú vinna sem vél skilar getur aldrei orðið meiri en sú vinna sem vél tekur til sín. Úttaksvinna getur aldrei orðið stærri en inntaksvinna.
• Þegar úttaksvinna er borin saman við inntaksvinnu fæst nýtni vélarinnar. Metin í %.

Einfaldar vélar

• Framkvæma vinnu með einni hreyfingu.
• Skiptast í sex megingerðir:
  • Vogarstöng: dæmi vegasalt. Er st0ng sem getur snúist um fastan punkt sem nefnist vogarás (veltuás).
  • Trissa: dæmi talía á rúllugardínum. Trissa er band, belti eða keðja sem er brugðið á hjól. Föst trissa: ekki hægt að margfalda inntakskraftinn, en hægt að breyta stefnu kraftsins. Hreyfanleg trissa: getur margfaldað skilakraftinn. Skoða myndir á bls. 51.
  • Hjól og ás: dæmi hjólastólahjól. Hjól og ás eru tveir kringlóttir hlutir og er hjólið stærra en ásinn minni og hjólið snýst um hann. Þegar inntakskrafti er beitt á hjólið margfaldast hann því við ásinn á svipaðan hátt og þegar vogarstöng er beitt.
  • Skáflötur/Skáborð: er beinn er hallandi flötur. Þegar hlutur er færður upp eftir skáborði þarf að færa hann lengri vegalengd en ef honum væri lyft beint upp.
  • Fleygur: er eins og hreyfanlegur skáflötur. Flestir fleygar eru úr viði eða málmi. Á fæeyg eru tveir sléttir fletir sem mætast í hvössu horni sem nefnist egg.
  • Skrúfa: líkt skáfleti en er sívalningur sem myndar skrúfgang. Skrúfinni er snúið og færist við hvern hring ákveðna vegalengd upp eða niður.

Samsettar vélar

• Bílar, reiðhjól og tölvur eru dæmi um samsettar vélar.
• Samsett vél er gerð úr tveimur eða fleiri einföldum vélum.

Hreyfing og þyngd

Vegalengd og hraði

• Hreyfing er einfaldlega breyting á stsðsetningu eða stöðu hlutar.

Mæling á hreyfingu

• Vegalengd er fjarlægðin milli tveggja staða. SI-einingin eru m eða km.
• Ferð er hraði hlutar þegar ekki er tekið tillit til stefnu hans. Ferð = vegalengd/tími.
• Tími er oftast mælur í sek eða klst og ferð því í m/sek eða km/klst
• Þegar bæði ferð hlutar og stefna er tilgreins er talað um hraða. Ferð í ákveðna stefnu nenfist hraði.

Að leggja saman hraða

• Þegar hraði tveggja hluta er í sömu stefnu leggst hraðinn saman, en ef hraði þeirra er í gagnstæða stefnu verður að beita frádrætti. (dæmi að róa báti á á)

Gera verkefnið á bls 63

Þau gera verkefni bls 65 fyrir næsta tíma.

Hraðabreyting

Hröðun

• Hraðabreyting hlutar á tímaeiningu kallast hröðun.
• Hröðun hlutar er breyting á hraða hans deilt með þeim tíma sem hraðabreytingin varir. Hröðun = lokahraði - upphafshraði / tími
• Hröðun gefin upp í km/klst² eða m/sek²
• Hraðaminnkun eða neikvæð hröðun er reiknuð á sama máta.
• Tökum dæmið í bókinni, fyrir miðja bls. 65.

Hringhreyfing

• Bíll sem færist eftir hringbraut beygir í sífellu, hann breytir stefnu sinni sífellt. Hraði hans breytist jafnt og þétt þótt ferð hans sé stöðug og jöfn. Hann hefur hröðun.

Verkefni

(Þetta verkefni er til handa nemendum til útprentunar, að heitir: VerkefniUrKafla3)

1. Víða eru notaðir rúllustigar (eins og eru í Kringlunni og Smáralindinni) en einnig eru til rúllubönd sem virka eins nema flytja fólk lárétt eftir fleti (mikið notuð t.d. á stórum flugvöllum). Þú gengur á 6 km/klst hraða á slíku rúllubandi sem færist á 5 km/lkst hraða í sömu átt. Hver er heildarhraðinn? Svar: 6+5=11 km/klst
2. Á ferð þinni eftir rúllubandinu mætirðu krökkum sem eru að leika sér að hlaupa á bandinu í gagnstæða átt á 9 km/klst hraða? Hver er heildarhraði krakkanna? Svar: 9-5=4 km/klst
3. Bíll ekur á þjóðveginum á hámrakshraðanum 90 km/klst. Framundan sér hann hjólhýsi aka fremur hægt og ákveður því að taka fram úr og gefur aðeins í. Hver er hröðun bílsins ef bílinn tekur fram úr á 6 sek og er þá kominn í 110 km/klst hraða? Svar: 3,33 km/klst² = (110-90)/6 sek
4. Hver er ferð flugvélar sem flýgur 2700 km á 3 klst? Svar: 900 km/klst (2700/3)
5. Hver er ferð flugvélar sem flýgur 300 km á 20 mínútum? Svar: 900 km/klst (300/(1/3))
6. Skip siglir á ferðinni 45 km/klst. Hversu lengi er það að sigla 2025 km? Svar: 45 klst ( 2025/45)
7. Bíll með upphafshraðann 80 km/klst hefur hröðunina 5 km/klst² í 10 sekúndur. Hver er lokahraði hans? Svar: 130 km/klst. Hröðun 5 = (x-80)/10, x-80= 5\*10, X=50+80
8. Þú ert að hlaupa á 9 km/klst ferð og ert farinn að þreytast og og hægir því á þér á næstu 5 sekúndum niður í 5,5 km/klst ferð. Hver er hin hröðun þín? Svar: -0,7 km/klst². ( (5,5 - 9)/5 = -0,7)

Heimildir

Kraftur og hreyfing, kaflar 2-1, 2-4, 3-1 og 3-2. Hálfdan Ó. Hálfdanarson þýddi og staðfærði. fl. 1998, Námsgagnastofnun.