Kapittel 2: Sammensatte system Eksempler på sammensatte system: Tog ( summen av kreftene mellom vognene er null) Fjærvekt og vektlodd (summen av kreftene mellom lodd og fjær er null) Ytre krefter virker på systemet som helhet Indre krefter virker mellom systemdelene og summen av de indre kreftene er null

Mekanikk: Kapittel 3: Mekanisk energi Studentene skal få grunnleggende kunnskaper om: statikk, bevegelse, krefter og mekanisk energi

Energi: Hva er energi? -Det som får noe til å skje! -Det vi benytter oss av når vi utfører arbeid. Energiloven: Energi kan verken skapes eller forsvinne. Energi kan bare omformes eller overføres til andre typer energi.

Noen energityper: Atomenergi Varmeenergi Elektrisk energi Mekanisk energi Lavverdig energi: atomenergi og varmeenergi Høyverdig energi: elektrisk og mekanisk energi

Arbeid: Når en kraft virker på en gjenstand som beveger seg i fartsretningen, utfører kraften et arbeid på gjenstanden. Arbeidet er lik kraften multiplisert med veien. W = F * s (NB , gjelder kun når F peker i retningen til s) Symbol på arbeid: W (w for work) Enhet på arbeid: Joule, eller J Joule = Newton * meter

Esken beveger seg horisontalt… Hva blir arbeidet? F=2.5N

Esken beveger seg horisontalt hva blir arbeidet? F = 1.0N s = 1m

Esken beveger seg igjen horisontalt, men med skjeve krefter – hva blir arbeidet?

Arbeid generelt: W = F * s cos φ φ er vinkelen mellom kraftretningen og retningen på forflytningen. W = (F * cos φ)s For å finne arbeidet må kraften F dekomponeres i retningen til s, som gir en mindre kraft (grønn pil i figur) Denne kraften er F * cos φ og er parallell med s, som vi ønsker.

Effekt: Effekt er arbeid dividert med tid: P = W/t Symbol for effekt = P (P for power) Enhet for effekt: W (W for watt) Én watt er én Joule/sekund (W = J/s) NB: Effekt brukes for mer enn elektrisitet!

Finne effekten til kjøretøy/fly Det er mulig å regne ut effekten til motoren til gjenstander som beveger seg med konstant fart ved : P = F*v F er flymotorens kraft i fartsretning v er flyets hastighet Benevningskontroll: Symbol: F*v = Fs/t =W/t =P Enhet: Newton*meter/sekund = Joule/sekund =Watt

Kinetisk energi …er arbeidet som skal til for å sette gjenstanden i bevegelsen den befinner seg i. Kinetisk = bevegelse (så vi kan også si bevegelsesenergi) En gjenstand med massen m og farten v har den kinetiske energien: Ek = ½ mv2 Enhet: Joule

Setningen om kinetisk energi: Når en gjenstand blir påvirket av krefter, er summen av alle kreftenes arbeid lik forandringen av den kinetiske energien til gjenstanden. W∑F =½ mv2 – ½ mv02 = ∆Ek

Potensiell energi En gjenstand med masse m som er i en høyde h over fritt valgt nullnivå har en potensiell energi som er: EP =mgh Potensiell energi kalles også stillingsenergi. Enhet: Joule

Finn potensiell energi til 1.5 liter melk på bordet Avstand til gulvet er 1.00m: m1.5L melk= 1.5kg g=9.81m/s2 h=1.00m EP = m* g * h (nullnivå er gulvet..) EP =1.5kg*9.81m/s2 *1.0m = 15Joule

Mekanisk energi Er summen av kinetisk og potensiell energi Emekanisk = 1/2 mv2 + mgh

Mekanisk energi bevart En gjenstand som faller fritt har konstant mekanisk energi: ½ mv2+mgh= ½mv02 + mgh0 Såfremt man neglisjerer friksjon, varmetap og evt luftmotstand kan man si aking på skråplan, pendelbevegelse og fall i luft er prosesser hvor den mekaniske energien er bevart.

”Perpetuum mobile” Evighetsmaskin: Maskin hvor mekaniske energien er bevart, som medfører at den kan bevege seg i evig tid.

Slik virker et vannkraftsverk: (veldig forenklet)

Friksjon Når en gjenstand glir mot et underlag, virker friksjonen bakover. Målinger har vist at friksjonskraften R er så å si proporsjonal med normalkraften N Friksjon skaper varme og bidrar til å omgjøre høyverdig energi til lavverdig.

Hvilefriksjon og glifriksjon R = Friksjonskraft α= vinkel på skråplan ”klossen trenger en dytt”

Friksjonstall Mellom en gjenstand og et underlag er ofte friksjonskraften avhengig av normalkraften, det er derfor hensiktsmessig å bruke friksjonstall. μ =R/N μ er benevningsløs og er en faktor som sier hvor stor R er i forhold til N μ=0 vil si null friksjon μ=0.5 vil si at R er halvparten av N