Fysiken i mekaniska, pneumatiska, hyrauliska och elektriska system
Mekanik
Vridmoment (Kraftmoment)
Friktion
Friktion uppstår på makronivå och på mikronivå. Dels är det små ojämnheter som griper in i varandra och dels är det elektriska krafter mellan atomer och molekyler. När kontaktytorna rör sig relativt varandra, omvandlar friktionen rörelseenergi till värme.
Friktionskraft
F = μ * FN där F är friktionskraften, μ är friktionskoefficienten och N är Normalkraften.
Tryck
Konvertera till SI-enheter
Som i all fysik är det nödvändigt att göra om de värden du får till SI-enheter innan du sätter in dem i formler och gör beräkningar. När du arbetar med tryck är det extra viktigt.
Antag att du behöver konvertera 24 dm3 till m3. Hur gör du då?
Det är enkelt om du använder Wolfram Alpha. Skriv till exempel 1 dm^3 i inmatningsrutan så får du se.
Eller pröva att göra om 740 mmHg till bar.
Tryck mellan fasta kroppar
p = F / A där p är trycket i N/m2 = pascal, Pa F är kraften, ofta mg. Kraften anges i Newton, N. A är arean i m2
Tryckenheter
Omvandling av tryckenheter
Tabellen kommer från Wikipedia.
| Enhet | Motsvarighet i kPa | Motsvarighet i bar | Motsvarighet i PSI | Motsvarighet i mmHg | Motsvarighet i mmVp | Motsvarighet i mVp | Motsvarighet i atm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| bar | 100 | 1 | 14,5 | 750,06 | 10190 | 10,19 | 0,99 |
| PSI | 6,89 | 0,069 | 1 | 51,71 | 703 | 0,70 | 0,068 |
| mmHg | 0,13 | 0,0013 | 0,019 | 1 | 13,59 | 0,01359 | 0,0013 |
| mmVp | 0,0098 | 98·10−6 | 0,0014 | 0,074 | 1 | 0,001 | 97·10−6 |
| mVp | 9,81 | 0,098 | 1,42 | 73,56 | 1000 | 1 | 0,097 |
| atm | 101,325 | 1,01325 | 14,70 | 760 | 10 330 | 10,33 | 1 |
Pascals princip - kraftförstärkning
Trycket i någon del av vätskan överförs till alla delar av vätskan.
(P1) = (P2) (F1)/(A1) = (F2)/(A2)
Den övre/vänstra filmen innehåller ett fel, vilket? Den högtra är bra men använcder ovanliga enheter. Var används dessa?
Evighetsmaskiner finns inte eller hur...
Lösningar: Lösningar till uppgifterna 608-613
Diskussionsuppgift
Figuren visar ett bromssystem men en pistong (1) vid bromspedalen och en pistong (2) vid bromsskivan. Pistong 1 är grövre än tvåan. Vilka av följande påstående stämmer?
- p1 = P2
- A1 = A2
- F p1 = F2
- Det här systemet fungerar som en hävarm och visar mekanikens gyllene regel. Det man vinner i kraft förlorar man i väg.
- Detta är Pascals princip.
Lufttryck
På 1600-talet försökte man pumpa vatten ur gruvor. Man märkte att man bara kunde pumpa 10 m högt.
Normalt tryck vid havsytan
p0 = 101.3 kPa
Totala trycket i en vätska
Totala trycket i en vätska är summan av lufttrycket och vätsketrycket.
p = p0 + ρ g h där p0 är lufttrycket mot vätskeytan ρ är vätskans densitet g är tyngdaccelerationen h är djupet i vätskan
Det förekommer två typer av barometrar:
- aneroidbarometer som mäter det absoluta trycket, till exempel lufttrycket i relation till vakuum.
- manometern som mäter en tryckskillnad mellan två utrymmen, till exempel övertrycket i ett pumpat bildäck.
Detta är två filmer som visar på kul effekter av undertryck.
Lösningar: Lösningar till uppgift 621-625
| Uppgift |
|---|
| Vattentryck och lufttryck
PÅ vilket djup är vattentrycket lika stort som lufttrycket vid vattenytan? Lufttrycket vid vattenytan är 101.3 kPa. |
Förnöjande film