Skilgreiningar og formúlur

Massi Massi er eitt af grunnhugtökum eđlisfrćđinnar og gefur til kynna hve mikiđ efnismagn tiltekiđ fyrirbćri hefur ađ geyma. Í sígildri eđlisfrćđi er

Skilgreiningar og formúlur

Massi

Massi er eitt af grunnhugtökum eðlisfræðinnar og gefur til kynna hve mikið efnismagn tiltekið fyrirbæri hefur að geyma. Í sígildri eðlisfræði er massi efniseginleiki óháður tregðukerfum (ólíkt þyngd) og byggist massahugtakið aðallega á verkum Isaac Newtons. Í nútímaeðlisfræði veitir afstæðiskenningin aðra sýn á massa og er mikilvæg viðbót við lögmál NewtonsSI-grunnmælieining massa er kílógramm

Eðlismassi

Eðlismassi = massi / rúmmál

Dæmi:  Hlutur sem hefur massann 100 g og rúmmálið 50 millilítra, hefur rúmmálið 2 g / ml.

Við notum millilítra vegna þess að vatn hefur rúmmálið 1, þ.e.a.s. 1000 ml af vatni hafa massann 1000 gr og 1000 / 1000 er að sjálfsögðu 1.  Vatn er með öðrum orðum viðmiðunarefnið.

Hiti

Við mælum hita venjulega í °C (gráðum á Celcius) þótt grunneining hita í SI kerfinu sé Kelvin.  Í þessari vélfræði, ætlum við semsé að halda okkur að mestu við Celcius.  Munum bara að vatn frýs við 0°C og það sýður við 100°C.

Kraftur

  • Kraftur hefur áhrif á hlut þannig að hann tekur að hreyfast, hættir að hreyfast eða breytir hraða sínum.
  • Mælieiningin fyrir kraft er Newton, skammstafað N.  Fjöldi N er mælikvarði á það hvernig krafturinn breytir hraða hlutar sem hefur tiltekinn massa.
  • Gormvog er tæki sem notað er til að mæla kraft

 

Að mæla kraft

  • Kraftur breytir hreyfingu hlutar
  • Þegar hann er mældur þarf því að mæla hvað hraði hlutar með tiltekinn massa breytist mikið
  • Dæmi:
    Krafturinn 1 Newton eykur hraða hlutar sem er 1 kg um 1 metra/sek

 

Þyngd

  • er eitt dæmi um kraft og þyngd má ekki rugla saman við massa.
  • er mælikvarði á það hversu mikill þyngdarkraftur verkar á hlut.
  • stærð þyngdarkrafts fer eftir massa þess hlutar sem veldur honum, þess vegna hefur Jörðin meiri þyngdarkraft en tunglið.  Hlutur virðist léttari á tunglinu en Jörðinni vegna þess að þyngdarkraftur tunglsins er minni.  M.ö.o. þá togar tunglið ekki jafn fast í hlut sem stendur á yfirborði þess og Jörðin myndi toga í sama hlut á yfirborði hennar.
  • er mæld í Njútonum og þyngdarkrafturinn er 9,8 N, þ.e. hlutur sem er 1 kg togast til jarðar með kraftinum 9,8 N.

 

Hröðun

Hröðun er hraðabreyting hlutar á tímaeiningu og formúlan til að reikna hana út er þessi:

 Hröðun = lokahraði - upphafshraði / tími

Við mælum hröðun í metrum á sekúndu á sekúndu, m/sek/sek eða m/sek2.

Hröðun getur verið "jákvæð" eða "neikvæð" en með því er átt við að annað hvort séu hlutir að auka hraðann eða minnka hann.  

Hérna eru töflur sem sýna "jákvæða" hröðun en þá er viðkomandi að auka hraðann:

Og hér að neðan eru töflur sem sýna "neikvæða" hröðun, en þá er viðkomandi hlutur að hægja ferðina:


Núningur

  • Er kraftur sem hamlar gegn hreyfingu hlutar, þ.e. veldur því að hlutur á hreyfingu hægir á sér og stöðvast
  • 3 megin gerðir núnings:

–      Renninúningur (milli 2 fastra flata).

–      Veltinúningur (á mótum veltandi hlutar og undirstöðu).

–      Straummótstaða (milli hlutar og straumefnis, t.d. báts í vatni eða flugvélar í lofti).

 

F = kraftur (N)

m = massi (kg)

a = hröðun (m/s2)

G = aðdráttarkraftur (N)

g = 9,81

F = m * a

G = m *g

 

Vinna

 

  • Vinna er notað yfir það þegar kraftur færir hlut úr stað (hluturinn er dreginn, honum ýtt eða kastað).
  • Vinna = kraftur x vegalengd.
  • Mælieiningin fyrir vinnu hefur 2 nöfn:

–      Newtonmetri (skammstafað Nm).

–      Júl (Joule) (skammstafað J).

–      1 Nm = 1 J.

 

 

A = vinna (Nm)

F = kraftur (N)

S = vegalengd (m)

g = 9,81 (m/s2)

m = massi (kg)

 

A = F * S

A = m * g * S

 

 

Orka

 

  • Orka er forsenda þess að vinna sé unnin.
  • Orka er hæfileiki til þess að framkvæma vinnu.
  • Orka birtist í ýmsum myndum:

–      Stöðuorka

–      Efnaorka

–      Hreyfiorka

–      Varmaorka

–      Raforka

–     Og svo sitthvað fleira

–      Kraftur veitir hlut orku þannig að hann getur færst úr stað, þ.e. kraftur veitir orkuna sem þarf til að framkvæma vinnu.

 

Afl

 

  • Afl er mælikvarði á hversu hratt vinna er unnin, það er, hversu mikil vinna fer fram á tiltekna tímaeiningu
  • Afl = vinna = orka
             tími      tími
               
  • Afl = kraftur x vegalengd
                            tími
  • Mælieiningin fyrir afl er watt (W).
    1 W = 1 Júl á sekúndu = 1 J/sek
  • Dæmi: 60 W ljósapera skilar vinnu sem nemur 60 júlum á sekúndu

 

P = afl (w) = (J/s) = (Nm/s)

t = tími (s)

1ha = 736 w

1 kw = 1,36 ha

P = A/t

P = F * S / t

P= A / t = m * g * S / t

  

Vélar

 

–      Vél

  • Vogarstöng
  • Trissa
  • Hjól og ás
  • Skáborð
  • Fleygur
  • Skrúfa
  • Samsettar vélar

–      Inntakskraftur

–      Úttakskraftur

–      Skilakraftur

–      Nýtni

 

  • Vél er tæki sem léttir mönnum vinnu með því að breyta stærð eða stefnu þess krafts sem beitt er við vinnuna
  • Tvenns konar kraftar koma við sögu í vélum:

–      Inntakskraftur: sá kraftur sem beitt er á vélina (t.d. þegar ég sest á vegasalt)

–      Skilakraftur: sá kraftur sem vélin skilar frá sér (t.d. krafturinn sem lyftir manninum hinum megin á vegasaltinu)

 

Kraftahlutfall

  •   skilakraftur
    inntakskraftur
  • segir til um hversu oft vél margfaldar inntakskraftinn

 

Vélar margfalda kraftinn, en sú vinna sem vél skilar verður aldrei meiri en sú vinna sem beitt er á vélina

Nýtni er samanburður á inntaksvinnu og úttaksvinnu:

  • Nýtni er aldrei meiri en 100% (þá er úttaksvinnan jafn mikil og inntaksvinnan)
  • Núningur kemur alltaf í veg fyrir það að nýtni vélar sé 100% - nýtnin er alltaf minni
  • Hagkvæmustu vélarnar eru þær sem hafa besta nýtni og því er mikilvægt að minnka núning með smurningsefnum