Hæfnisverkefni

9.3 Einfaldar vélar

Varðveisla orku og orkuflutningur; orsök og afleiðing; vísinda- og verkfræðileg vinnubrögð: skipulagning og framkvæmd rannsókna

Verkefni 21. Skipuleggið rannsókn til að mæla vélrænan ávinning einfaldra véla og bera hann saman við fræðilegan vélrænan ávinning (IMA) vélarinnar. Mælið einnig nýtni hverrar vélar sem rannsökuð er. Hannið rannsókn til að gera þessar mælingar fyrir eftirfarandi einfaldar vélar: vogarstöng, skáplan, hjól og ás og talíukerfi. Auk þessara véla skuluð þið hafa gormvog, málband og lóð með lykkju efst sem hægt er að festa á krók gormvogarinnar. Gormvog er sýnd á myndinni.

Gormvog mælir þyngd, ekki massa.

VOGARSTÖNG: Byrjið á vogarstönginni og útskýrið hvernig þið mynduð mæla átakskraft, mótstöðukraft, átaksarm og mótstöðuarm. Útskýrið einnig hvernig þið mynduð finna vegalengdina sem byrðin færist og vegalengdina sem átakskraftinum er beitt yfir. Útskýrið hvernig þið mynduð nota þessi gögn til að ákvarða IMA og nýtni.

SKÁPLAN: Gerið mælingar til að ákvarða IMA og nýtni skáplans. Útskýrið hvernig þið mynduð nota gögnin til að reikna þessi gildi. Hvaða stærð þekkið þið nú þegar? Athugið að hér eru engar mælingar á átaksarmi og mótstöðuarmi, en hæð og lengd eru mældar.

HJÓL OG ÁS: Aftur þurfið þið tvær kraftmælingar og fjórar vegalengdarmælingar. Útskýrið hvernig þið mynduð nota þær til að reikna IMA og nýtni.

SKRÚFA: Þið þurfið tvær kraftmælingar, tvær mælingar á færðri vegalengd og tvær lengdarmælingar. Þið getið lýst skrúfu eins og þeirri sem sýnd er á mynd 9.10 eða notað skrúfu og skrúfjárn. Mælingarnar væru auðveldari með fyrrnefndu skrúfunni. Útskýrið hvernig þið mynduð nota þessar mælingar til að reikna IMA og nýtni.

TALÍUKERFI: Útskýrið hvernig þið mynduð ákvarða IMA og nýtni talíukerfis með fjórum talíum, eins og sýnt er á mynd 9.11. Af hverju þurfið þið aðeins tvær vegalengdarmælingar fyrir þessa vél?

Hannið töflu sem ber saman nýtni einföldu vélanna fimm. Setjið fram spár um hvaða vélar hafa mestu og minnstu nýtnina.