6 Simpel maskine (skråplanshåndtag) – Problemer og løsninger
1.
Hvilket skråplan har den samme mekaniske fordel
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (2) og (3)
D. (2) og (4)
Løsning
Det skrånende plan er en af de simple maskiner. Simple maskiner er værktøjer, der hjælper folk med at udføre et arbejde. Det skrånende plan bruges til at gøre det lettere for mennesker at hæve et objekt til en bestemt højde.
Den mekaniske fordel ved det skrånende plan er sammenligningen af hældningens længde og hældningens højde.
Den mekaniske fordel ved det skrånende plan 1 = 50 cm / 30 cm = 5/3
Den mekaniske fordel ved det skrå plan 2 = 5 cm / 4 cm = 5/4
Den mekaniske fordel ved det skrå plan 3 = 50 cm / 40 cm = 5/4
Den mekaniske fordel ved det skrå plan 4 = 5 cm / 3 cm = 5/3
[irp]
2.
Afstanden AB = BC = CD = DE, bestem den indgangskraft , der skal gives i punkt E for at opnå en afbalanceret vægtstang.
Kendt:
AB = BC = CD = DE = l
Afstand mellem udgangskraft og omdrejningspunkt ( a ) = l
Afstand mellem indgangskraft og omdrejningspunkt ( b ) = 3l
Udgangskraft (w) = 900 Newton
Ønskes: Styrke (F)
opløsning:
Den mekaniske fordel:
MA = b / a = 3l/l = 3
Kraftens størrelse:
MA = w / F
F = w / MA
F = 900 Newton / 3
F = 300 Newton
[irp]
3.
For at stangen kan være i balance, skal du bestemme størrelsen af dens indgangskraft.
Løsning
Bestem afstanden mellem indgangskraften og omdrejningspunktet ( b )
Kendt:
Afstand mellem udgangskraft og omdrejningspunkt ( a ) = 25 cm
Udgangskraft (w) = 480 Newton
Indgangskraft (F) = 160 N
Ønsket: Afstanden mellem indgangskraften og omdrejningspunktet (b)
opløsning:
Den mekaniske fordel:
MA = w/F = 480 N / 160 N = 3
Afstanden mellem indgangskraften og omdrejningspunktet (b)
MA = b / a
3 = b / 25 cm
b = (3)(25 cm)
b = 75 cm
Bestem kraftens størrelse (F)
Kendt:
Afstand mellem udgangskraft og omdrejningspunkt ( a ) = 25 cm – 10 cm = 15 cm
Objektets vægt (w) = 480 Newton
Afstand mellem indgangskraft og omdrejningspunkt ( b ) = 75 cm
Ønsket: Indgangskraft (F)
opløsning:
Mekanisk fordel:
MA = b / a
MA = 75 cm / 15 cm
MA = 5
Kraftens størrelse (F):
MA = w / F
F = w / MA
F = 480 Newton / 5
F = 96 Newton
For at håndtaget skal være i en afbalanceret position, reduceres den indgående kraft med 64 Newton (160 N – 96 N).
4. Forholdet mellem længderne af a og b i figuren nedenfor er a: b = 1: 2.2. Den minimale kraft F, der skal bruges til at løfte objektet B med en vægt på 330 Newton, er…. Newton
En 100
B. 150
C. 2200
D. 7260
Kendt:
Afstand mellem udgangskraft og omdrejningspunkt ( a ) = 1
Afstand mellem indgangskraft og omdrejningspunkt (b) = 2.2
Vægt (w) = 330 Newton
Ønsket: Indgangskraft (F)
opløsning:
De mekaniske fordele ved et håndtag:
MA = w / F = b / a
MA = mekanisk fordel , w = vægt, F = indgangskraft, b = afstand mellem indgangskraft og omdrejningspunkt, a = afstand mellem udgangskraft og omdrejningspunkt
w / F = b / a
330 / F = 2.2 / 1
330 / F = 2.2
330 / 2.2 = F
F = 150 Newton
Det rigtige svar er B.
5. En elev skubber en genstand med kraften F fra punkt A til punkt B, som vist i figuren nedenfor. Hvis friktionen mellem genstand og vildsvin ignoreres, bestem den mekaniske fordel.
En 4
B. 5/3
C. 5/4
D. ¾
Kendt:
Højde af skråplan (y) = 4 meter – 1 meter = 3 meter
Længde af vandret plan (x) = 4 meter
Ønskes: Mekanisk fordel (MA)
opløsning:
Beregn længden af det skråplan ved hjælp af Pythagoras ' ligning :
R = √3 2 +4 2 = √9 + 16 = √25 = 5 meter
De mekaniske fordele ved det skrånende plan:
KM = R / y
KM = 5 meter / 3 meter
KM = 5/3
Det rigtige svar er B.
6. Den mekaniske fordel ved et håndtag kan øges ved…
A. Forkort hældningens bane
B. forstør hældningsvinklen
C. minimer hældningsvinklen
D. reducerer den kraft, der bruges til at bevæge objekter
opløsning:
Ligningen for den mekaniske fordel af det skrånende plan:
Mekanisk fordel = længde af skråplan/højde af skråplan
– Den mekaniske fordel er direkte proportional med længden af det skrånende plan, og derfor øges den mekaniske fordel, hvis længden af det skrånende plan øges.
– Den mekaniske fordel er omvendt proportional med højden af det skrånende plan, derfor minimeres den mekaniske fordel, hvis højden af det skrånende plan øges, og den mekaniske fordel forstørres, hvis højden af det skrånende plan reduceres.
- Hvis vinklen minimeres, reduceres højden af det skrå plan. Den mekaniske fordel øges, hvis højden af det skrå plan reduceres. Derfor, hvis vinklen minimeres, forstørres den mekaniske fordel.
Hvis vinklen forstørres, øges højden af det skrå plan. Den mekaniske fordel minimeres, hvis højden af det skrå plan øges. Derfor minimeres den mekaniske fordel, hvis vinklen forstørres.
Det rigtige svar er C.
