70-71 / 83
70
71
Námsgagnastofnum 2015
–
07011
EÐLIS- OG STJÖRNUFRÆÐI
Vökvaknúnar vélar
Þrýstingur í lofti og vökva verkar í allar áttir. Það er hins vegar mjög
mismunandi hvernig gengur að þjappa efnum saman. Það er lengi
hægt að dæla meira lofti í bíldekk því loft þjappast ágætlega saman. En
hvernig gengur að þjappa saman vökva? Við skulum skoða það atriði
nánar.
Í athuguninni hér til hliðar sést að vatnið þjappast ekki saman
heldur verkar þrýstingur frá vatninu á móti hreyfingunni. Sami
þrýstingur verkar einnig á allar hliðar flöskunnar.
Þrýstingurinn dreifist jafnt um allar hliðar vökvans
Eiginleiki vökva að dreifa þrýstingi jafnt til allra hliða nýtist vel í
vökvahemlum í bílum, lyfturum og ýmsum öðrum vélum. Við ýtum
litlu stykki ofan í vökva. Vökvinn færist til og lyftir upp miklu stærra
stykki annars staðar með margfalt meiri krafti. Hér er lykilatriði að
vökvinn ýtir alls staðar með sama þrýstingi. Þrýstingur er kraftur á
flatarmál og þess vegna verkar margfalt meiri kraftur á stóran flöt en
lítinn flöt þegar þrýstingurinn er sá sami alls staðar í vökvanum.
Ef svæðið þar sem vökvinn ýtist upp er 100 sinnum stærra en svæðið
þar sem vökvinn ýtist niður þá verkar 100 sinnum meiri kraftur á
flötinn sem ýtist upp. Þetta er dæmi um það hvernig nota má einfalda
vél til að margfalda kraft.
Flotkraftur og lögmál Arkimedesar
Hefurðu einhvern tíma velt því fyrir þér af hverju blaðra full af
eðlisléttu gasi eins og helíni svífur í andrúmsloftinu? Yfirleitt falla
hlutir beint til jarðar en á uppblásna helínblöðru virkar kraftur sem er
stærri en þyngdarkrafturinn og lyftir blöðrunni upp á við. Þessi kraftur
nefnist flotkraftur en hann verkar á hluti í vökva og lofti og stefnir
upp á við. Uppblásinn hringur flýtur í sundlaug því flotkrafturinn
á hann er stærri en þyngdarkrafturinn. Járnlóð sekkur hins vegar til
botns vegna þess að þyngdarkrafturinn á lóðið niður á við er stærri en
flotkrafturinn upp á við.
Flotkraftur hefur áhrif á alla hluti í vökva eða lofti
Flotkraftur hefur áhrif á alla hluti í vökva eða lofti, hvort sem þeir
eru léttir eða þungir. Við finnum áhrif frá þessum flotkrafti þegar við
höldum á annarri manneskju í sundi. Það er miklu auðveldara að halda
á henni ámeðan hún er ofan í vatninu en þegar hún er komin upp úr því.
En hvað hefur áhrif á flotkraftinn? Nokkrir vinir í sumarbústaðarferð
velta þessu atriði fyrir sér.
verkLEG ATHUGUN
Taktu tóma flösku og fylltu hana
af vatni upp í flöskustútinn.
Prófaðu síðan að ýta tappa eða
fingri ofan í stútinn á flöskunni
þannig að vatnið geti ekki runnið
framhjá. Hvað gerist?
Vatn og aðrir vökvar þjappast lítið sem
ekkert saman. Þess vegna er ekki hægt
að ýta tappanum ofan í vatnið því það
þrýstir með sama krafti á móti.
Í vökvalyftu er sami þrýstingur
alls staðar í vökvanum. Hún virkar
þannig að hægt er að ýta með litlum
krafti á lítinn flöt til þess að lyfta
þungum hlut á stærri fleti.
Í kaflanum er sagt frá
vökvahemlum og vökvalyftu
sem dæmi um vökvaknúnar
vélar. Dettur þér í hug einhver
önnur tæki eða vélar sem nota
vökva til þess að flytja kraft?
umræðuefni
4.2
4.3