Delo z orodji

Delo z orodji

Avtor: Gvido Hauptman

Motivacija

Glavca je na televiziji videl, kako dvigovalci uteži nad glavo dvignejo breme, ki ima dvakrat večjo maso od njih samih. Rekel si je: >>Če zmorejo oni, zmorem tudi jaz!<<.

(http://www2.nauk.si/files/313/glavca_0.png)

Motivacija

Po nekaj minutnem ropotanju si Glavca izdela uteži. Toda kmalu spozna, da si je zadal pretežko nalogo. Uteži je komaj dvignil do svojega pasu, kaj šele nad glavo.

(http://www2.nauk.si/files/313/glavca_sad.png)

Vendar ne obupa. Odloči se, da bo opravil enako delo kot pravi dvigovalec uteži, vendar nekoliko drugače. Kaj je s tem mislil, si oglejmo v nadaljevanju.

Delo in energija

Delo je definirano kot produkt sile in poti. In sicer delo opravlja sila, ki je vzporedna s potjo premikajočega predmeta.

 
delo = sila ∙ pot
A = F ∙ s
Enota za delo je joule, njena oznaka je J.

Zgled


Zaradi dela se lahko telesu spremeni kinetična ali potencialna energija ali pa obe hkrati. Mi se bomo osredotočili na primere, ko telo dvignemo. Kadar telo dvignemo, se telesu zaradi prejetega dela poveča potencialna energija. Delo opravlja tista sila, ki je nasprotno enaka sili teže.

 
Sprememba potencialne energije je enaka prejetemu delu.
∆Wp = A

Oglejmo si zgleda, ki bosta pokazala kako lahko opravimo enako delo na dva različna načina. To bo osnova za razumevanje preprostih fizikalnih orodij.

 
Naloga: Glavca mora dvigniti pet opek z maso 2 kg na 1 m visoko polico.


Prva možnost

Druga možost

 
Fizikalna orodja nam pomagajo tako, da lahko z majhno silo dvigamo težko breme

Izračun dela

Koliko dela opravi Glavca, če s silo 30 N potiska škatlo 5 m daleč?
F = 30 N
s = 5 m
Račun: A = F ∙ s = 30 N ∙ 5 m = 150 Nm = 150 J

Težja pot

Glavca se odloči, da bo na polico dvignil vseh pet opek hkrati. Masa vseh petih opek je 10 kg, kar pomeni, da jih bo moral dvigniti s silo 100 N.
F = 100 N
s = 1 m
Račun: A = F ∙ s = 100 N ∙1 m = 100 J

Lažja pot

Glavca se odloči, da bo na polico dvigil vsako opeko posebej. Tako bo opeke dvigoval s petkrat manjšo silo kot v prvem primeru. Zaradi tega bo opravil petkrat daljšo pot, saj bo vsako opeko dvignil 1 m visoko.
F = 20 N
s = 5 m
Račun: A = F ∙ s = 20 N ∙ 5 m = 100 J

Klanec

Klanec je enostavno orodje, ki nam zmanjša silo s katero delujemo na telo. Namesto, da telo dvignemo, ga potisnemo ali vlečemo po klancu. Oglejmo si kako deluje.

 

Breme lahko dvignemo na polico, če nanj delujemo s silo, ki je nasprotno enaka sili teže. Ta je lahko prevelika, zato si v takšnih primerih lahko pomagamo s klancem. Če je dolžina klanca je 2-krat, 3-krat,... daljša od višine, je sila, s katero vlečemo ali potiskamo breme 2-krat, 3-krat,.. manjša od teže bremena.

(http://www2.nauk.si/files/313/klanec.png)
Klanec


Zgled


 
S klancem si olajšamo delo, vendar moramo kjub temu premagovati trenje.

Računska naloga

S kolikšno silo moramo potiskati sod z maso 200 kg na 1,5 m visoko prikolico tovornjaka? Pomagamo si s 6 m dolgim klancem.
Fg = 2000 N
h = 1, 5 m
s = 6 m
Sklepanje: Dolžina klanca je 4-krat daljša od višine prikolice. Torej je sila s katero potiskamo voziček 4-krat manjša od teže vozička.
Računanje s sklepanjem (obratno sorazmerje):

1,5 m..........2000 N

(∙4) 6 m..........500 N (:4)
F = 500 N

Vzvod

Vzvod deluje na podoben način kot klanec. Tudi s pomočjo vzvoda marsikatero delo laže opravimo. Poglejmo kako deluje.

 

Vzvod je lahko kar dolga palica, ki je podprta z oporno točko. Ta razdeli vzvod na dva kraka. Levi krak je razdalja med oporno točko in bremenom, desni pa razdalja med oporno točko in silo s katero delujemo na vzvod oziroma obratno. Če je desni krak 2-krat, 3-krat,... daljši od levega, potem je sila, s katero dvignemo breme 2-krat, 3-krat,... manjša od teže bremena.

(http://www2.nauk.si/files/313/vzvod.png)
Vzvod

Zgled

Računska naloga

Z 12 m dolgim vzvodom želimo dvigniti kamen z maso 230 kg. Kamen je od oporne točke oddaljen 0,5 m. Najmanj s kolikšno silo moramo delovati na drugo krajišče, da bomo dvignili kamen?
l1 = 0,5 m
l1 = 11,5 m
Fg = 2300 N
Sklepanje: Krak na katerem deluje sila roke je 23-krat daljši od kraka na katerem je breme. Zaradi tege bo sila roke 23-krat manjša od teže bremena.
Račun:

0,5 m.........2300 N
(∙23)11,5 m........(:23)100 N
F = 100 N

Škripec

Tudi škripec uporabljamo za dvigovanje bremen. Uporabimo lahko samo en škripec, lahko dva ali pa tudi več. Poglejmo kako delujejo.

 
Pritrjeni škripec

Pritrjeni škripec nam ne pomaga v enakem smislu kot klanec in vzvod. Z njim delamo laže, ker lahko vlečemo vrv v poljubni smeri.

Poglej pritrjeni škripec


 
Gibljivi škripec

S pomočjo gibljivega škripca je sila, potrebna za dvigovanje bremena, dvakrat manjša od teže bremena. Razlog za to sta dve vrvi, kateri uravnovesita breme. Polovico teže bremena uravnovesi vrv, ki je pritjena na strop, drugo polovico pa vrv na katero deluje sila roke. Zaradi dvakrat manjše sile je pot, na kateri deluje sila roke, dvakrat daljša.

Poglej gibljivi škripec
 
Pritrjeni in gibljivi škripec

Pri uporabi gibljivega škripca vlečemo vrv navpično navzgor. Marsikdaj nam to ne koristi, saj želimo, da bi pri dvigovanju bremena uporabili svojo težo. Pomagamo si tako, da sistemu dodamo pritrjeni škripec.

Poglej kombinacijo

Pritrjeni škripec

(http://www2.nauk.si/files/313/pritrjeni.png)
Pritrjeni škripec

Gibljivi škripec

(http://www2.nauk.si/files/313/gibljivi.png)
Gibljivi škripec

Pritrjeni in gibljivi škripec

(http://www2.nauk.si/files/313/pritrjenigibljivi.png)
Pritrjeni in gibljivi škripec

Sestavimo vzvod

Naloga
Sestavimo 4 m dolg vzvod s katerim bomo dvignili breme z maso 120 kg. Kam moramo postaviti oporno točko, da bo sila 400 N ravno pravšnja za dvig bremena?

Sestavi škripec

Pred tabo je samostojna naloga. Sestavi kombinacijo gibljivega in pritrjenega škripca. Masa bremena naj bo ravno tolikšna, da ga še dvigne sila 300 N. Dolžina vrvi naj bo 8 m.

1. naloga

Glavca ima maso 35 kg. S pomočjo gibljivega škripca in svoje teže želi dvigniti uteži. Kolikšna je lahko največja masa uteži, ki jih še lahko dvigne?

Preveri

Pravlno

Pravilno! Naprej

Narobe

Poskusi znova

Ponovi

2. naloga

Označi pravilne trditve.

Preveri

Pravilno

Vsi označeni odgovori so pravilni!

Naprej

Narobe

Poskusi ponovno.

Ponovi

3. naloga

Marsikatera stvar v vsakdanjem življenju deluje na principu enostavnih orodij. Orodja na desni povleci predmetom na levi.

dvigalo
klešče
vitel
škarje
cestne serpentine
škripec
vzvod
klanec


Preveri

Pravilno

Naprej

Narobe

Poskusi znova.

Ponovi

4. naloga

Glavca potiska voziček po 2 m dolgem klancu s silo 114 N. S kolikšno silo bi potiskal voziček po 6 m dolgem klancu?

N

Preveri



(http://www2.nauk.si/files/313/klanec_naloga.png)

Pravilno

Next

Narobe

Razmisli ponovno.

Ponovi

5. naloga

Orodje po katerem kotalimo ali potiskamo breme se imenuje . Oporna točka razdeli vzvod na dva . Pritrjeni škripec nam pomaga v tem smislu, da spremeni delovanja sile. Sila s katero dvigujemo breme pri gibljivem škripcu, je dvakrat od teže bremena.

Preveri

Pravilno

Next

Narobe

Poskusi ponovno.

Ponovi

Rezultati

0%
0%