6 Enkel maskin (skråplanspak) – Problemer og løsninger
1.
Hvilket skråplan har samme mekaniske fordel
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (2) og (3)
D. (2) og (4)
Oppløsning
Skråplanet er en av de enkle maskinene. Enkle maskiner er verktøy som hjelper folk med å utføre en jobb. Skråplanet brukes til å gjøre det enklere for mennesker å heve et objekt til en viss høyde.
Den mekaniske fordelen med det skråplanet er sammenligningen av lengden på stigningen med høyden på stigningen.
Den mekaniske fordelen til skråplanet 1 = 50 cm / 30 cm = 5/3
Den mekaniske fordelen til skråplanet 2 = 5 cm / 4 cm = 5/4
Den mekaniske fordelen til skråplanet 3 = 50 cm / 40 cm = 5/4
Den mekaniske fordelen til skråplanet 4 = 5 cm / 3 cm = 5/3
[IRP]
2.
Avstand AB = BC = CD = DE, bestem inngangskraften som må gis i punkt E for at vektstangen skal være balansert.
Kjent:
AB = BC = CD = DE = l
Avstand mellom utgangskraft og dreiepunkt ( a ) = l
Avstand mellom inngangskraft og dreiepunkt ( b ) = 3l
Utgangskraft (w) = 900 Newton
Ønskes: Styrke (F)
løsning:
Den mekaniske fordelen:
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 spaken skal være balansert, bestem størrelsen på dens inngangskraft.
Oppløsning
Bestem avstanden mellom inngangskraften og dreiepunktet ( b )
Kjent:
Avstand mellom utgangskraft og dreiepunkt ( a ) = 25 cm
Utgangskraft (w) = 480 Newton
Inngangskraft (F) = 160 N
Ønsket: Avstanden mellom inngangskraften og dreiepunktet (b)
løsning:
Den mekaniske fordelen:
MA = w/F = 480 N / 160 N = 3
Avstanden mellom inngangskraften og omdreiningspunktet (b)
MA = b / a
3 = b / 25 cm
b = (3)(25 cm)
b = 75 cm
Bestem størrelsen på kraften (F)
Kjent:
Avstand mellom utgangskraft og dreiepunkt ( a ) = 25 cm – 10 cm = 15 cm
Objektets vekt (w) = 480 Newton
Avstand mellom inngangskraft og dreiepunkt ( b ) = 75 cm
Ønsket: Inngangskraft (F)
løsning:
Mekanisk fordel:
MA = b / a
MA = 75 cm / 15 cm
MA = 5
Kraftstørrelse (F):
MA = w / F
F = w / MA
F = 480 Newton / 5
F = 96 Newton
For at spaken skal være i en balansert posisjon, reduseres inngangskraften med 64 Newton (160 N – 96 N).
4. Forholdet mellom lengdene på a og b i figuren nedenfor er a: b = 1: 2.2. Minimumsverdien av kraften F for å løfte objektet B med en vekt på 330 Newton er…. Newton
En 100
B. 150
C. 2200
D. 7260
Kjent:
Avstand mellom utgangskraft og dreiepunkt ( a ) = 1
Avstand mellom inngangskraft og dreiepunkt (b) = 2.2
Vekt (w) = 330 Newton
Ønsket: Inngangskraft (F)
løsning:
De mekaniske fordelene med en spak:
MA = w / F = b / a
MA = mekanisk fordel , w = vekt, F = inngangskraft, b = avstand mellom inngangskraft og dreiepunkt, a = avstand mellom utgangskraft og dreiepunkt
w / F = b / a
330 / F = 2.2 / 1
330 / F = 2.2
330 / 2.2 = F
F = 150 Newton
Riktig svar er B.
5. En elev skyver en gjenstand med kraften F fra punkt A til punkt B, som vist i figuren nedenfor. Hvis friksjonen mellom gjenstand og villsvin ignoreres, bestem den mekaniske fordelen.
En 4
F. 5/3
C. 5/4
D. ¾
Kjent:
Høyde på skråplan (y) = 4 meter – 1 meter = 3 meter
Lengde på horisontalplanet (x) = 4 meter
Ønskes: Mekanisk fortrinn (MA)
løsning:
Beregn lengden på skråplanet ved hjelp av Pythagoras ' ligning :
R = √3 2 + 4 2 = √9 + 16 = √25 = 5 meter
De mekaniske fordelene med skråplanet:
KM = R / y
KM = 5 meter / 3 meter
KM = 5/3
Riktig svar er B.
6. Den mekaniske fordelen med en spak kan økes ved å…
A. Forkort hellingsbanen
B. forstørre hellingsvinkelen
C. minimere hellingsvinkelen
D. reduserer kraften som brukes til å bevege objekter
løsning:
Ligningen for mekanisk fordel av det skråplanet:
Mekanisk fordel = lengde på skråplan/høyde på skråplan
– Den mekaniske fordelen er direkte proporsjonal med lengden på skråplanet, og derfor økes den mekaniske fordelen hvis lengden på skråplanet økes.
– Den mekaniske fordelen er omvendt proporsjonal med høyden på skråplanet, derfor minimeres den mekaniske fordelen hvis høyden på skråplanet økes, og den mekaniske fordelen forstørres hvis høyden på skråplanet reduseres.
- Hvis vinkelen minimeres, reduseres høyden på skråplanet. Den mekaniske fordelen økes hvis høyden på skråplanet reduseres. Derfor, hvis vinkelen minimeres, forstørres den mekaniske fordelen.
Hvis vinkelen forstørres, økes høyden på skråplanet. Den mekaniske fordelen minimeres hvis høyden på skråplanet økes. Derfor, hvis vinkelen forstørres, minimeres den mekaniske fordelen.
Riktig svar er C.
