Verkningsgrad
Hur förändras verkningsgraden för olika vinklar när vi drar upp en låda i konstan hastighet uppför ett lutande plan.
Arbetet som utförs är den tillförda energin och lägesenergin är den nyttiga energin.
Helloo!!
Har inte så mycket koll på det här med verkningsgrad. Emellertid vet jag att det kan beräknas genom att ta
(nyttig energi)/(tillförd energi) = verkningsgrad . Mer än så vet jag icke.
Konstant hastighet betyder att rörelseenergin inte ändras. Däremot ökar lägesenergin.
Om det inte finns några förluster så kommer all tillförd energi att bli nyttig energi, dvs verkningsgraden blir 100%
Vad finns det för förluster här? Hur påverkas de av lutningen?
Förlusten av energi kan gå till värme , friktion.mm. Ju större lutningen är desto mer energi kommer att förbrukas . Det krävs mer energi för att köra uppför en backe.
Om vi tittar på friktionen, vid vilken lutning blir den som högst?
Om du tittar på ytterligheterna ingen lutning och lodrätt. Var får du ut mest nyttig energi?
Friktionen blir störst ju rakare vägen är
Japp, mest friktion på ett helt horisontellt plan. När får du då ut mest nyttig energi ur den tillförda?
När friktionen är som allra minst. Alltså när lutningen på backen är som allra störst.
Ja det får jag det också till. Att lyfta rakt upp ger högst verkningsgrad. Att släpa utmed ett horisontellt plan ger ingen nyttig energi (lägesenergi) alls och därmed 0% verkningsgrad.
Skulle man kunna rita en bild för de olika situationer?
Nåt sånt här kanske:
Friktonskraften Ff = u*F2 där u är friktionskoefficienten. Energin som förloras på friktionen = Ff*S. Den nyttiga energin är Fg*h = mgh.
Ju brantare lutning ju mindre blir Ff och därmed energin som krävs för att övervinna friktionen.
Det är svårt för mig att hänga med på stycket
”Ff = u*F2 där u är friktionskoefficienten. Energin som förloras på friktionen = Ff*S. Den nyttiga energin är Fg*h = mgh.”
Ojdå, jag gick kanske lite för fort fram.
Friktionskraften (Ff) som bromsar en rörelse av ett glidande föremål beror på hur mycket föremålet trycker mot underlaget (kraften F2 i figuren) och underlagets och föremålets material. Skrovliga ytor har högre friktion än släta och det är det friktionskoefficienten μ står för. Den har ingen enhet.
För att dra föremål med konstant hastighet måste man dra med kraften Ff och gör man det sträckan S så har man uträttat arbetet/energin Ff*S.
Den nyttiga energin är ju har att flytta upp lådan höjden h, på något sätt. Denna nyttiga energi är då m*g*h.
Om man dessutom har friktion så blir den tillförda energin Et = m*g*h + Ff*S
Alltså, ju större friktionen är desto mer energi kommer det att krävas för att ta sig upp för backen. Och desto mer ”nyttig energi” kommer det att behövas. Ju mindre friktionen är, exempelvis vid släta ytor desto mindre nyttig energi kommer det att krävas.
Det är tillförd energi det kommer att behövas mer av ju mer friktion vi har. Den nyttiga energin är densamma, dvs ökning i lägesenergi: mgh.
Alltså ju högre backen är, desto mer tillförd energi kommer det att behövas och desto mer nyttig energi kommer det att behövas. Men hur hänger detta ihop med verkningsgraden?
Den nyttiga energin är densamma, men tillförd energi kommer att vara olika beroende på lutningen på planet.
Tänk dig att en låda ska upp från golvet till en hylla med höjden h. Då är den nyttiga energin ökningen i lägesenergi m*g*h.
Sen kan den baxas upp på olika sätt med olika lutande plan:
Tillförd energi blir och verkningsgraden blir då
I det vänstra fallet får du både mer friktionsmotstånd och längre sträcka än i det högra fallet så där blir tillförd energi högre och därmed verkningsgraden lägre.
Det effektivaste är att bara ta och lyfta lådan rakt upp och sätta den på hyllan. Då blir verkningsgraden 1 (eller 100%).
Där hängde jag inte riktigt med
Är du med på att i båda fallen i figuren har vi samma nyttiga energi, dvs mgh?
I det vänstra fallet får vi högre förluster pga friktionen, eller hur?
