Transcript De enkla maskinerna

DE ENKLA
MASKINERNA
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:
1.Det lutande planet
2.Kilen
3.Skruven
4.Hävstången
5.Hjulet
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?
• 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.
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:
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”.
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.
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.
• 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.
• 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.
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.
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.
• 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.
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.
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
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).
Film – Enkla maskiner
http://sli.se/apps/sli/prodinfo.php?db=3&article=V4657
Film – Teknik gör dig stark!
http://sli.se/apps/sli/prodinfo.php?db=3&article=U100428-03
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.
Uppgift: sprattelfigur
• Städa
• Fyll i arbetshäftet