Mekanik, dynamik och energiteknik

Föreläsning 1

Vad är linjär rörelse?

Rörelse längs en rak linje.

Hastighetsformlen och vad betyder symbolerna?

• Hastighet (v) = Hur snabbt objektet rör sig [m/s].

• Sträcka (s) = Hur långt ett objekt har rört sig [m].

• Tid (t) = Hur länge i tidsenheter rörelsen pågår [sekund].

Accelerations formeln och vad betyder symbolerna?

• Acceleration (a) = Hur snabbt hastigheten förändrades över tid [m/s²].

• delta hastighet (Δv) = Final hastighet (v₂) - Initial hastighet (v₁).

  • Hur snabbt objektet rör sig [m/s].

• delta tid (Δt) = Sluttid (t₂) - starttid (t₁).

  • Hur länge i tidsenheter rörelsen pågår [sekund].

• Om a > 0 → Objektet ökar farten.

• Om a < 0 → Objektet bromsar (negativ acceleration).

Rörelseformler (vid konstant acceleration) och vad betyder symbolerna? 

• Sträcka (s) = Hur långt ett objekt har rört sig [m].

• Start hastigheten (v₀) = Hur snabbt objektet rör sig [m/s].

• Tid (t) = Tid (t) = Hur länge i tidsenheter rörelsen pågår [sekund].

• Acceleration (a) = Hur snabbt hastigheten förändrades över tid [m/s²].

• Hastighet (v) = Hur snabbt objektet rör sig [m/s].

Kraft grundlag (Newtons 2:a lag) och vad betyder symbolerna?

• Kraft (F) [N].

• Massa (m) = Materialets vikt [kg].

• Acceleration (a) = Hur snabbt hastigheten förändrades [m/s²].

Arbete formeln och vad betyder symboler?

Arbete uppstår när en kraft (F) förflyttar ett föremål en viss sträcka (s) i samma riktning som kraften verkar.

• Arbete (W) = När en kraft förflyttar något en viss sträcka [Joule (J)].

• Kraft (F).

• Sträcka (s) = Hur långt ett objekt har rört sig [m].

Ex: 

• Du lyfter en låda upp 2 meter med kraft på 100 N. 

• W = 100 [N] * 2 [m] = 200 [J].

• Det betyder att du har överfört 200 Joule energi till lågan (i form av lägesenergi)

Energi formel och vad betyder symbolerna?

Energi är förmågan att utföra arbete. Alltså när du har gjort ett arbete har du överfört energi.

• Energi (E) = [Joule].

Ex: 

• Du lyfter en låda upp 2 meter med kraft på 100 N. 

• W = 100 [N] * 2 [m] = 200 [J].

• E = W = 200 [J].

• Det betyder att du har överfört 200 Joule energi till lågan (i form av lägesenergi).

Vilka typer av energiformer finns det?

Energi (E) = Arbete (W) = Joule (J).

1. Lägesenergi (Potentiell energi) = Energin du får när du lyfter (höjer) något.

   • Ju högre upp det är, desto mer energi har det lagrat.

2. Rörelseenergi (Kinetisk energi) = Energin något har när det rör sig.

   • Ju snabbare det går, desto mer energi har det. 

3. Elenergi = Energin som uppstår när elektroner rör sig i en ledning. 

   • Den driver våra lampor, motorer och datorer

4. Värmeenergi (termisk energi) = Energin som finns i värme.

   • Ju varmare något är, desto mer rör sig partiklarna inuti det. 

5. Kemisk energi = Energi som finns lagrad i ämnen

   • Tex i batterier, mat, bensin.

6. Elastisk energi = Energin som lagras när du spänner en fjäder eller drar i det gummiband.

   • När du släpper det → Energin frigörs.

7. Kärnenergi = Energin som finns i atomkärnorna.

   • Frigörs vid kärnreaktioner (tex i solen eller i kärnkraftverk).

Vad är energiprincipen?

Energiformerna kan omvandlas mellan varandra, men den totala energin bevars: 

E_tot = E_p + E_k = Konstant.

Ex:

• När du lyfter en låda → Du ger en lägesenergi.

• När du släpper den → Lägesenergin omvandlas till rörelseenergi.

• Energin “försvinner” inte, den byter bara form.

Effekt formeln och vad betyder symbolerna?

• Effekt (P) = Beskriver hur snabbt arbetet utförs, alltså hur snabbt energi överförs [Watt (W) = Joule per sekund (J/s)].

• En motor med hög effekt gör samma arbete på kortare tid. 

Ex: 

• Du och en hissmotor lyfter samma vikt 2 meter upp.

  • Du tar 10 sek → Låg effekt.

  • Motorn tar 1 sek → Hög effekt. 

• Arbetet är lika (samma energi), men effekten skiljer sig. 

Vad betyder detta:

Kraft → Arbete → Energi → Effekt?

Kraften leder till arbete, vilket leder till energi och detta i sin tur leder till Effekt.

1. Kraft = Vad orsakar rörelse?

   • Allting börjar med en kraft verkar på ett föremål.

   • En kraft kan trycka, dra, lyfta, bromsa osv.

   • Kraften är orsaken till rörelse eller deformation.

   • Ex: Du trycker på lådan

2. Arbete = Vad händer när den rör sig?

   • Om kraften får föremålet att förflytta sig en sträcka (s), då utför du arbete. 

   • Arbete är alltså kraft gånger rörelse (W = F * s).

   • Ex: Lådan flyttas, du gör arbete.

3. Energi = Vad överfördes till lågan?

   • Det arbete du utför övergår till energi i systemet (E = W)  

   • Energi är förmåga att utföra arbete, du har alltså gett lådan energi (rörelseenergi). 

   • Ex: Rörelseenergi.

4. Effekt = Hur snabbt gick det?

   • Slutligen kan du fråga: Hur snabbt utfördes arbetet? 

   • Det är effekt, alltså hastigheten hos energiöverföringen.

   • En motor med hög effekt gör samma arbete på kortare tid.

   • Ex: Ju snabbare, desto större effekt.

Vridmoment formeln (Acceleration i rotation rörelse) och vad betyder symbolerna?

• Vridmoment (kraftmoment) (M) = Hur starkt något vrids [Newtonmeter (N * m)].

• Tröghetsmoment (massfördelning kring rotationsaxeln) (J) [kg * m²].

• Vinkelacceleration (α) = Hur snabbt rotationshastigheten ändras [rad/s²].

• Ju större moment (M), desto snabbare börjar något snurra. 

• Ju större tröghetsmoment (J) (dvs tyngre eller större kropp), desto svårare att sätta i rotation.

Effekt formeln (hur snabbt rotationsenergi överförs) och vad betyder symbolerna?

• Effekt (P) = Beskriver hur snabbt arbetet utförs, alltså hur snabbt energi överförs [Watt (W) = Joule per sekund (J/s)].

• Vridmoment (M) = Hur starkt något vrids [Newtonmeter (N * m)].

• Vinkelhastighet (ω) = Hur snabbt något snurrar [rad/s]. 

  • Ibland mäts rotationshastighet inte i radianer per sekund, utan i varv per minut (rpm). Sambandet gäller därför:

  • ω = 2π * n​/60.