1. Home
  2. NaturfagChevronRight
  3. Energi for framtidaChevronRight
  4. Grunnleggjande om energiChevronRight
  5. Arbeid, energi og effektChevronRight
SubjectMaterialFagstoff

Fagartikkel

Arbeid, energi og effekt

I fysikken tyder ordet «arbeid» at ei kraft verker på ein gjenstand, og gjer at denne flytter på seg. Arbeid overfører energi frå ein stad til ein anna.

Kor mykje arbeid gjer vi?

Det er mogleg å rekne ut kor mykje arbeid vi gjer, i fysisk forstand. Av og til er det enkelt, for eksempel dersom du skal dra ein kasse bortover eit jamt, flatt golv. Andre gonger er det vanskeleg, som når du skal grave opp jord og stein frå ei grøft.

Piler viser hvordan krefter virker på gjenstander i ulike situasjoner. Grafikk.

Prinsippet for utrekningane er at ein bruker ei viss kraft i ei viss tid for å overvinne friksjon, eller for å flytte ein lekam til ein stad med høgare energi. Dersom vi dreg ein kasse bortover eit golv, snakkar vi om kor mykje arbeid vi "gjer på" kassen. Det er fordi det gjerne er det vi vil fram til, men samtidig "gjer" vi mykje arbeid på vår eigen kropp mens vi utfører arbeidet på kassen, men det bryr vi oss ikkje så mykje om (kanskje fordi det er vanskeleg å rekne ut).


Kva slags arbeid gjer vi?

Vi kan lage oss ei oversikt over arbeid vi utfører mange gonger i løpet av ein dag:

  • Vi overvinn friksjon, som blir til varme til omgivnadene.
  • Vi akselererer og bremsar ting vi flytter rundt.
  • Vi lyfter ting til ein høgare posisjon, slik at energien blir lagra som potensiell energi.
  • Vi kastar ting, slik at dei får kinetisk energi.

Nødvendig skyvekraft på eit flatt underlag

For å klare å skyve ein gjenstand bortover eit flatt, horisontalt underlag må du minst bruke så mykje krefter:

skyvkraft=tyngde·friksjonskoeffisientskyvkraft=masse·g·friksjonskoeffisientskyvkraft=masse·9,81ms2·friksjonskoeffisient

Skyving oppover eit skråplan

Når du skal skyve noko oppover eit skråplan, må du både overvinne tyngdekrafta og friksjonen. Dess brattare skråplanet blir, dess mindre blir friksjonskrafta, mens tyngdekomponenten langs skråplanet aukar. Sin v og cos v er sinus og cosinus til hellingsvinkelen på skråplanet.

skyvkraft=friksjonskraft+tyngdekomponentskyvkraft=tyngde·cos v·friksjonskoeffisient+tyngde·sin v

Skyving nedover eit skråplan

Når du skyv gjenstanden nedover skråplanet, får du hjelp av tyngdekrafta, så då blir formelen slik:

skyvkraft=friksjonskraft-tyngdekomponentskyvkraft=tyngde·cos v·friksjonskoeffisient-tyngde·sin v

Stålkule ruller ned et skråplan. Grafikk.

Gjenstanden sklir av seg sjølv nedover skråplanet

Du kan òg lyfte enden av skråplanet så høgt at gjenstanden akkurat glir nedover av seg sjølv. Rekn ut vinkelen frå formelen nedanfor, og sjå som det stemmer med det du les av frå diagramma i simuleringa.

tyngdekomponenten langs skråplanet=tyngden·friksjonskoeffisienten·cos v

Potensiell energi som er tilført en ting

Når du skyv ein ting oppover skråplanet, tilfører du han stillingsenergi eller potensiell energi. Det er energi som kan utløysast dersom tingen fell ned eller sklir ned skråplanet igjen. Kor mykje energi som er tilført i simuleringa vår, kan finnast ved utrekninga nedanfor. Epot er potensiell energi, m er massen til gjenstanden, g er akselerasjonen til tyngda, h er høgda, l er lengda langs skråplanet, og v er hellingsvinkelen på skråplanet:

Epot=m·g·hEpot=m·g·sin v·l (bruk målebåndet for å finne l, eller les av direkte)

Mengden energi som brukes på friksjon

Energien som blir brukt på å overvinne friksjon, går over til varme. E

friksjon

er friksjonsenergien, normalkrafta er krafta vinkelrett på underlaget, g er akselerasjonen til tyngda, og s er avstanden som er tilbakelagt.

Efriksjon=normalkraft·friksjonskoeffisient·s

Kinetisk energi – rørsleenergi

Dersom du legg ned skråplanet og gjer kontakten med bakken friksjonslaus, kan du gi gjenstanden ein fart som han held fram med òg etter at du sluttar å skyve. Set simuleringa på pause slik at du kan lese av farten og rekne ut den kinetiske energien til gjenstanden. Kontroller mot energidiagrammet. E

kinetisk

er kinetisk energi, m er massen, og v er farten.

Ekinetisk=12·m·v2

Effekt – arbeid per tidseining

Effekt er eit omgrep som fortel noko om kor raskt vi klarer å gjere eit arbeid. Vi kan gjere ei viss mengd arbeid med liten effekt over lang tid, eller vi kan gjere det same arbeidet på kortare tid, med større effekt. Effekt er altså arbeid per tidseining.

Læringsressursar

Grunnleggjande om energi

Kva er kjernestoff og tilleggsstoff?
SubjectEmne

Fagstoff

  • SubjectMaterialFagstoff

    Straum, spenning og motstand

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Ikkje-fornybare energikjelder

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Fornybare energikjelder

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • Det er ikkje noko kjernestoff tilgjengeleg for fagstoff.