Jokainen voima vaikuttaa tiettyyn suuntaan. Painovoima vetää alaspäin, pesäpallo lähtee esimerkiksi lyöntisuuntaan jne. Voimia voidaan kuvata suorilla nuolilla eli vektoreilla.
Miksi sitten monissa tapauksissa liike on pyörivää? Vastaus löytyy voimien vääntövaikutuksista. Jos voima vaikuttaa johonkin pisteeseen kappaleessa, joka on tuettu jostakin toisesta pisteestä, tapahtuu kiertymistä tukipisteen ympäri. Aina kun avaat oven tai väännät mutteria jakoavaimella, aiheutat vääntöä. Ovessa tukipisteenä on sarana ja mutterille se on pultti.
Vivut ovat yksinkertaisia välineitä, jotka antavat mekaanista hyötyä muuttamalla tarvittavia voimia. Mitä kauempana tukipisteestä voimaa käytetään, sitä suurempi on sen vääntövaikutus. Vipuja käytetään lukemattomilla tavoilla, mutta ne ovat kaikki samaa perustyyppiä.
Kiila on kalteva taso, jossa on vino pinta. Monissa työkaluissa käytetään hyödyksi kaltevaa tasoa, niin myös saksissa.
Taitoa
Tavoitteet:
- Opitaan itse rakentamaan kaksivartinen vipu ja tutkimaan sen avulla kuinka se toimii.
- Opitaan mihin perustuu hiiriäidin saksien terien leikkaavuus.
Välineet:
- puulevyn paloja, kuva 1.
- puupuikko
- saha
- valikoima punnuksia
- metallilankaa
- ruuveja
- ruuvitaltta
- porakone ja teriä
- puuliimaa
- jousivaaka
Pihdit, leikkurit, sorkkarauta sekä hiiriäidin sakset ovat kaikki kaksivartisia vipuja.
Tutki seuraavan kokeen avulla mihin kaksivartinen vipu perustuu.
Tutkimusprosessi:
- Sahaa puupuikosta n. 5 cm pituisia kappaleita.
- Poraa rimaan puupuikon paksuuden mukaisia reikiä tasaisin välein. Puupuikon kappaleita ei liimata porattuihin reikiin!
- Liimaa Kuva 1. mukaiset puupalat tukirakennelmaksi.
- Vahvista pystypalat alustaan ruuveilla.
Kun kuorma ja voima ovat samalla etäisyydellä tukipisteestä, vipusuhde on
ykkönen ja voimamittari näyttää suoraan kuorman painon (ks. Kuva 2.).
Mitä tapahtuu, jos siirrät kuormaa tai voimaa tukipisteeseen nähden?
Hiiriäidin sakset eivät leikkaa vielä pelkän vivun avulla vaan saksissa on terät.
Tutki saksien teriä. Millaisia ne ovat? Mihin terien leikkaavuus perustuu?
Tämän julkaisun sisältö liittyy Sinisen takin tarinaan >>
Päivitetty 10/2024