Hvor stærk er du i forhold til en maskine?

Tekst fra Peder Lykkeberg:

Hvor stærk er du som maskine?

Hvordan måler du hvor stærk du er, i forhold til dine spejderkammerater?

Først skal vi have lidt teori og derefter er der en lille opgave hvor du kan måle om du er stærkere end dine kammerater!

En motor afgiver ”spildvarme”

Du udvikler varmeenergi, når du arbejder. Tænk bare på når du slæber brænde på en lejr. En del af den energi, du bruger, går til at løfte eller skubbe brændet med. Men mindst tre gange så meget bliver til varmeenergi.

Det afhænger af, hvilke muskler du bruger, og hvor god en kondi, du har!!!

En benzinmotor i en bil varmer også. Den bruger en fjerdedel af benzinens energi til at drive bilen, og tre fjerdedele bliver til varmeenergi. En stor elektromotor bruger derimod næsten al den energi, den modtager, til ”nyttigt arbejde”. Altså til at løfte noget, sætte det i fart eller lignende.

Derfor skal en elektromotor ikke køles nær så meget som en bilmotor skal.

Vi ligner altså mere en bilmotor end en elektromotor.

Det er nyttigt for os, at vi udvikler så meget varmenergi. Vi skal jo helst have en legemstemperatur på lige omkring 37`C og vi køles hele tiden.

Forsøg:

Nu skal du prøve at virke som en maskine med motor i. Du skal løfte noget, nemlig dig selv.

Lad os tænke følgende:

Du står for foden af en trappe. Du løber op af trappen, så du kommer ca. 10 meter højere op. Så standser du. Nu har du udviklet noget der kaldes beliggenhedsenergi. Men du er også blevet varmere. Benmusklerne er indrettet så der går tre gange så meget til varmeenergi som til beliggenhedsenergi. Hvis, altså dine muskler arbejder godt og effektivt. Ellers går der endnu mere til varmeenergi.

OPGAVE 1:

Lav nu forsøget. Mål et passende stykke af på en trappe. Stykket skal være på ca. 10 meter (lodret) det skal gå fra en afsats og til en anden højere oppe. (for eksempel tre etager op)

Tag nu tid på, hvor længe du er om at løbe op.

Det er bedst, at arbejde to og to, så den ene løber, mens den anden tager tid.

Det tog _________sekunder at løbe op.

Beliggenhedsenergien af en genstand afhænger af genstandens vægt (masse). Den afhænger også af den højde, genstanden er hævet.

Hvis vi kalder vægten M og højden h kan vi beregne beliggenhedsenergien B efter følgende formel:

B = M x h x 9,82 J/kg x m

Grunden til at du skal gange med 9,82 er, at det er størrelsen af tyngdekraften.

Det er måske lidt mærkeligt ud, men prøv at bruge formlen herunder.

Udregning:

Beregning af hvor meget din beliggenhedsenergi blev større ved trappeløbet.

Din vægt M = _____ kg.

Højdeforskellen mellem start og afsats h = ______ m

Brug denne formel til at beregne, hvor meget beliggenhedsenergien voksede:

B = _____ kg x _____ m x 9,2 J/kg = _____ J

Du vil nu se, at enhederne kg og m ”forkortes” væk, så kun enheden J bliver tilbage.

Hvor meget energi brugte du i alt til trappeløbet?

Udregning 2:

Til beliggenhedsenergi gik B= ____________ J

Til varmeenergi gik tre gange så meget

Det bliver 3 x B V = ____________ J

I alt brugte du altså V + B = _________J

Hvor energien kommer fra kan du se i tabellen herunder:

Energi i mad

1 g:	Giver dig en energi på:
Kulhydrater	17.000 J
Fedt	38.000 J
Protein	17.000 J

OPGAVE 2:

I ”trappeløbsopgaven” virkede du som maskine og løftede dig selv. Hvor ”stærk” er du selv som maskine med motor i og hvor meget energi kan ”motoren” mon levere pr. sekund.

Det handler det næste om.

Når vi skal se på hvor ”stærk” du er som maskine skal vi se bort fra varmeenergien fra trappeløbet. Lige nu er vi altså ligeglade med, at ”motoren” varmer. Vi skal kun se på, at du kom højere op.

Hvor meget voksede din beliggenhedsenergi?

Beliggenhedsenergien blev forøget med B = ____________________

Hvor lang tid tog det?

Den tid det tog er T = ___________________

Hvis man dividerer energiforøgelsen med den tid, det tog, får man din ”effekt som maskine”

Effekt som maskine = forøgelse af beliggenhed

den tid, det tog

Effekten = B/t = _______________ J/sek

Din effekt som motor under trappeløbet var altså: ________J/sek = _______ watt

Husk, at 1 joule/sekund er det samme som 1 watt

I gamle dage angav man motorens effekt i enheden hestekræft. 1 hestekræft = 1 HK er det samme som 736 J/sek.

Det sære tal 736 kommer af, at man brugte helt andre måleenheder for ca. 100 år siden, og at man havde målt at en hest kunne yde ca. 736 J/sek. Når den trak vand op af en kulmine.

Hvor mange hestekræfter var du på, da du løb op af trappen?

Divider nu watt med J/sek og du får hvor meget du indeholder af HK.

HK = watt

J/sek

En motorplæneklipper er på ca. 3 HK