Kapitel 4 Arbete, energi och effekt



Relevanta dokument
Övningar Arbete, Energi, Effekt och vridmoment

Lösningar till övningar Arbete och Energi

27,8 19,4 3,2 = = ,63 = 3945 N = = 27,8 3,2 1 2,63 3,2 = 75,49 m 2

Repetition Energi & Värme Heureka Fysik 1: kap version 2013

Upp gifter. 1. På ett bord står en temugg. Rita ut de krafter som verkar på muggen och namnge dessa.

Arbete Energi Effekt

Instuderingsfrågor Arbete och Energi

Lösningar Kap 11 Kraft och rörelse

Inlämningsuppgift 1. 1/ Figuren visar ett energischema för Ulla som går uppför en trappa. I detta fall sker en omvandling av energi i Ullas muskler.

Provmoment: Ladok-kod: A133TG Tentamen ges för: TGIEA16h, TGIEL16h, TGIEO16h. Tentamens Kod: Tentamensdatum: Tid: 14-18

Tentamen i Fysik TEN 1:2 Tekniskt basår

Introhäfte Fysik II. för. Teknisk bastermin ht 2018

3. Om ett objekt accelereras mot en punkt kommer det alltid närmare den punkten.

Laboration 2 Mekanik baskurs

Repetitionsuppgifter i Fysik 1

Lufttryck. Även i lufthavet finns ett tryck som kommer av atmosfären ovanför oss.

Planering mekanikavsnitt i fysik åk 9, VT03. och. kompletterande teorimateriel. Nikodemus Karlsson, Abrahamsbergsskolan

ARBETE VAD ÄR DET? - Mätningar och mätinstrument och hur de kan kombineras för att mäta storheter, till exempel fart, tryck och effekt.

Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Upp gifter. 1. Vilken hastighet måste en boll minst ha för att kunna nå 14,5 m upp i luften?

Newtons 3:e lag: De par av krafter som uppstår tillsammans är av samma typ, men verkar på olika föremål.

MEKANIKENS GYLLENE REGEL

I stötuppgifterna bortser vi från den impuls som yttre krafter ger under själva stöttiden.

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

TENTAMEN. Linje: Tekniskt-Naturvetenskapligt basår Kurs: Fysik A Hjälpmedel: Miniräknare, formelsamling. Umeå Universitet. Lärare: Joakim Lundin

Vid inträdesprovet till agroteknologi får man använda formelsamlingen som publicerats på nätet.

Sid Tröghetslagen : Allting vill behålla sin rörelse eller vara i vila. Bara en kraft kan ändra fart eller riktning på något.

LÖSNINGAR TENTAMEN MEKANIK II 1FA102

Mekanik FK2002m. Kinetisk energi och arbete

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Tentamen i Fysik A, Tekniskt-Naturvetenskapligt basår

Laboration 1 Mekanik baskurs

TENTAMEN I FYSIK :00 12:00

Grundläggande om krafter och kraftmoment

Kollisioner, impuls, rörelsemängd kapitel 8

Prov Fysik 1 Värme, kraft och rörelse

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Datum: Författare: Olof Karis Hjälpmedel: Physics handbook. Beta Mathematics handbook. Pennor, linjal, miniräknare. Skrivtid: 5 timmar.

1. Förklara på vilket sätt energin från solen är nödvändig för alla levande djur och växter.

a. b a. b. 7.

Föreläsning 2,dynamik. Partikeldynamik handlar om hur krafter påverkar partiklar.

KONTROLLSKRIVNING. Fysikintroduktion för basterminen. Datum: Tid: Hjälpmedel:

Instuderingsfrågor Krafter och Rörelser

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

Grundläggande energibegrepp

Energi och arbete. Vad innebär energiprincipen? Hur fungerar ett kylskåp? Vad menas med energikvalitet?

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

MEKANIK LÄRARHANDLEDNING

9.1 Kinetik Rotation kring fix axel Ledningar

PROV 3, A-DELEN Agroteknologi Vid inträdesprovet till agroteknologi får man använda en formelsamling.

Tentamen i Mekanik II

Tentamen i dynamik augusti 14. 5kg. 3kg

" e n och Newtons 2:a lag

Tentamen i Mekanik för D, TFYA93/TFYY68

TENTAMEN. Umeå Universitet. P Norqvist och L-E Svensson. Datum: Tid: Namn:... Grupp:... Poäng:... Betyg U G VG ...

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

9 Storheter och enheter

1. Beskriv Newtons tre rörelselagar. Förklara vad de innebär, och ge exempel! Svar: I essäform, huvudpunkterna i rörelselagarna.

TENTAMEN. Tekniskt-Naturvetenskapligt basår Kurs: Fysik A, Basterminen del 1 Hjälpmedel: Miniräknare, formelsamling.

(Eftersom kraften p. g. a. jordens gravitation är lite jämfört med inbromsningskraften kan du försumma gravitationen i din beräkning).

= + = ,82 = 3,05 s

Allmänt om kraft. * Man kan inte se, känna eller ta på en kraft, men däremot kan man se verkningarna av en kraft.

Lösningar Kap 7 Elektrisk energi, spänning och ström. Andreas Josefsson. Tullängsskolan Örebro

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Övningstenta Svar och anvisningar. Uppgift 1. a) Hastigheten v(t) får vi genom att integrera: v(t) = a(t)dt

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Laboration 2 Mekanik baskurs

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

Säkerhetsavstånd i bilköer Rätt hastighet (och rätt förare) räddar liv!

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

FINALTÄVLING SVENSKA FYSIKERSAMFUNDET

En tyngdlyftare lyfter en skivstång som väger 219 kg. Skivstången lyfts 2,1 m upp från golvet på 5,0 s.

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

Ord att kunna förklara

Repetition Mekanik Fy2 Heureka 2: kap. 2, 3.1-3, version 2016

" = 1 M. ( ) = 1 M dmr. KOMIHÅG 6: Masscentrum: --3 partiklar: r G. = ( x G. ,y G M --Kontinuum: ,z G. r G.

När du har arbetat med det här ska du kunna: förklara vad som menas med en rörelse genom att ge exempel på hastighet, acceleration och fritt fall.

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4- sida med valfritt innehåll.

Inför provet mekanik 9A

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Kapitel 9 Hydrostatik. Fysik 1 - MB 2008

Rörelsemängd. Rörelsemängdens bevarande

Dæmonen. Uppföljningsblad 1. Frågor till grafen över höjden.

MMVA01 Termodynamik med strömningslära Exempel på tentamensuppgifter

= v! p + r! p = r! p, ty v och p är dt parallella. Definiera som en ny storhet: Rörelsemängdsmoment: H O

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen. Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

ENERGI? Kylskåpet passar precis i rummets dörröppning. Ställ kylskåpet i öppningen

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Tentamen i Mekanik Statik TMME63

Sammanfattning Fysik A - Basåret

4. Förhållandet mellan temperatur och rörelseenergi a. Molekyler och atomer rör sig! b. Snabbare rörelse högre rörelseenergi högre temperatur

Kraft, tryck och rörelse

Densitet Tabellen nedan visar massan och volymen för olika mängder kopparnubb.

Repetition grunder, kraft, densitet & tryck Heureka Fysik 1: kap. 1-3 version 2012

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen Ladokkod: TT081A Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Tänk nu att c är en flaggstång som man lutar och som dessutom råkar befinna sig i ett koordinatsystem.

Transkript:

Arbete När en kraft F verkar på ett föremål och föremålet flyttar sig sträckan s i kraftens riktning säger vi att kraften utför ett arbete på föremålet. W = F s Enheten blir W = F s = Nm = J (joule) (enheten bör inte förväxlas med enheten för kraftmoment i nästa fysikkurs)

Arbete forts. Lyfter vi upp ett föremål från golvet utför vi ett arbete på föremålet. Kraften vi använder är lika med den motsatta tyngden hos föremålet. Arbetet blir tyngden multiplicerad med höjden: W = G h

Arbete forts. Om en kraft verkar på föremålet enligt figuren, och föremålet rör sig i horisontell riktning, utförs också ett arbete på föremålet. För att bestämma arbetet måste kraften indelas i komponenter, en i x-axelns riktning och en i y-axelns riktning. Arbetet blir W = F x s = F cos α s eftersom cos α = F x / F F x = F cos α

Exempel 4.1. En last med tyngden 800 N lyftes 4 m rakt upp med hjälp av en kran. Hur stort arbete har tillförts lasten då vi struntar i friktionen?

Exempel 4.2. En säck dras 20 m över däck. Dragkraften överförs genom en vajer riktad 20 uppåt från rörelseriktningen. Bestäm det utförda arbetet då kraften i vajern är 4 kn.

Exempel 4.3. En matros skall flytta ett oljefat med massan 150 kg upp till en platå som ligger 1,2 m högre än startnivån. Hur stort arbete behövs för att lyfta fatet rakt upp?

Exempel 4.3. forts. I stället för att lyfta oljefatet rakt upp kan man använda ett lutande plan med en vinkel på 30 i förhållande till horisontalplanet. Hur stort arbete behövs nu? Vi struntar i friktionen.

Allmänna formler för arbete där F = kraft G = tyngd h = höjd W = F s W = G h = m g h W = F cos α s

Exempel 4.4. En stans med tyngden 9 kn hänger i kroken till en traverskran 4 m över däcket i ett maskinrum. Hur stort arbete utförs på stansen när den flyttas 2 m i horisontal riktning (kranen körs 2 m akteröver)?

Exempel 4.5. Ett fartyg rör sig föröver men skall stoppa. Det slår back i maskinerna och propellern ger en skjuvkraft på 15 kn mot rörelseriktningen. Under inbromsningen rör sig fartyget 300 m. Hur stort arbete utförs på fartyget?

Exempel 4.6. Hur stort arbete utför en studerande på sin skolväska när den bärs upp från en våning till en annan? Väskan har en massa på 6 kg.

Friktionsarbete Kapitel 4 Om vi drar ett föremål med konstant hastighet på ett horisontellt underlag så uppstår en friktionskraft F f = F n μ = m g μ F n = normalkraften på föremålet från underlaget (föremålets tyngd G) μ = friktionstalet eller friktionskoefficienten

Friktionsarbete forts. Friktionskraften verkar mot rörelsen. På en sträcka s utför den arbetet W = F f s = m g μ s på det system som består av föremålet och underlaget.

Exempel 4.3. med friktionsarbete En matros skall flytta en säck med massan 150 kg längs ett lutande plan med en vinkel på 30 (i förhållande till horisontalplanet) till en platå som ligger 1,2 m högre än startnivån. Hur stort blir friktionsarbetet? Friktionstalet är 0,1. Friktionen blir F f =F n μ = G cosα μ = 150 kg 9,81 m/s 2 cos 30º 0,1 = 127 N Nödvändig kraft uppför planet: F = F p +F f = 127 N + 735 N = 862 N Arbetet utfört kraften: W = F s = 862 N 2,4 m = 2,07 kj Friktionsarbetet utgör: W f =F f s = 127 N 2,4 m = 305 J

Exempel 4.7. Ett föremål med massan 550 kg hänger i en krankrok 6 m över däck. Bestäm föremålets potentiella energi i förhållande till däcket.

Exempel 4.8. En bil med massan 1200 kg har hastigheten 72 km/h. Bestäm bilens kinetiska energi.

Exempel 4.9. Föremålet i Ex. 4.7. fick en potentiell energi på 32,4 kj. Vi tänker oss nu att föremålet lossnar från kroken och faller ner 6 m till däck. Bestäm föremålets kinetiska energi i det ögonblick det träffar däcket.

Exempel 4.10. En bil med massan 950 kg kör med hastigheten 85 km/h. Bilen uppbromsas av en konstant bromskraft och stannar helt efter 55 m. Bestäm bromskraften.

Energilagen Vid alla ändringar i ett isolerat system är den samlade energin konstant. E pot,1 + E kin,1 = E pot,2 + E kin,2

Exempel 4.11. Hur stor är den totala mekaniska energin hos en fotboll med massan 1,2 kg då den är 6,5 m över marken och har hastigheten 15 m/s? Vi struntar i luftmotståndet.

Exempel 4.12. I det lerrika Åbo pålar man marken vid nybyggen. Lodet har en massa på 1,0 ton. När lodet faller från 5,0 m träffar det en påle som drivs 0,05 m ner i marken. (I Åbo är marken lite mjukare, så pålen kan drivas in nästan en hel meter per slag.) Hur stort är motståndet mot pålen?

Effekt för att få reda på hur fort ett arbete blir utfört där P = effekt W = arbete t=tid P W t Enheten blir J/s = W (watt)

Exempel En effekt på 90 W krävs för att lyfta en last på 8 sekunder. Bestäm arbetet. P W t W = P t = 90 W 8 s = 720 J (W = J/s)

Exempel 4.13. En last med massan 2500 kg lyftes 4 m rakt upp inom loppet av 10 sekunder. Bestäm effekten.

Exempel 4.14. En lastpump kan pumpa upp 900 m 3 olja med densiteten 930 kg/m 3 till en höjd på 16 m inom loppet av 1 h 15 min. Bestäm det utförda arbetet och pumpens effekt.

Exempel 4.15. Axeleffekten hos en dieselmotor är 3,24 MW. Axelns rotationsfrekvens är 2,83 s -1. Bestäm axelns moment.

Verkningsgrad Energin som en elmotor mottar från elnätet kallas motorns tillförda energi E t. Energin som motorn kan avge kallas motorns avgivna energi (effektiva energi) E e. E e är alltså det nyttiga arbete vi kan få ut ur motorn.

Verkningsgrad forts. E t är alltid större än E e. E t E e = E är en energiförlust Medenmaskinsverkningsgrad η menas förhållandet mellan nyttigt arbete och tillförd energi. En anläggnings totala verkningsgrad är produkten av alla delars verkningsgrader.

Verkningsgrad forts. η nyttigt arbete tillförd energi E E e t Verkningsgraden är alltid mindre än 1. I stället för arbete och energi kan verkningsgraden bestämmas utgående från effekten P: η avgiven effekt tillförd effekt P P e t

Exempel 4.16. En kran lyfter en massa på 1600 kg 8 m rakt upp inom loppet av 36 s. Kranen drivs av en elektriskt motor med tillförd effekt 4,4 kw. Bestäm kranens avgivna effekt (nyttiga effekt). kranens verkningsgrad.